El nuevo proceso de galvanoplastia abarata las células solares

cobre en lugar de plata

03 de septiembre de 2022 19:46 Roberto Klatt

El alto contenido de plata hace que las células solares sean muy caras. Un nuevo proceso de galvanoplastia no requiere el metal precioso y puede abaratar la energía fotovoltaica.

Friburgo de Brisgovia (Alemania). En Alemania, la energía fotovoltaica se considera un componente central de la transición energética, junto con la energía eólica. Además de las dificultades de suministro de larga data, los costos más altos en la producción de células solares también están reduciendo el ritmo de expansión. La razón principal de esto es la plata que se usa en los contactos y las pistas conductoras. La industria solar procesa alrededor del 15 por ciento de la plata extraída a nivel mundial. Pero debido a que otras industrias, como la producción de automóviles eléctricos, también necesitan más y más plata, el precio del metal precioso aumenta constantemente.

La plata actualmente tiene una participación de alrededor del diez por ciento en una celda fotovoltaica. Si el precio de la plata continúa, esta participación podría aumentar significativamente en los próximos años. Por lo tanto, los científicos del Instituto Fraunhofer para Sistemas de Energía Solar ISE han investigado si se pueden usar materiales más baratos con una mejor disponibilidad en la producción de células solares en lugar de plata.

La galvanoplastia reemplaza la plata con cobre

Según Markus Glatthaar, los investigadores pudieron desarrollar un proceso que hace posible reemplazar la plata con cobre. El cobre es mucho más fácil de conseguir y más barato.

“Hemos desarrollado un proceso galvánico especial que hace posible utilizar cobre en lugar de plata para las pistas conductoras. Como tenemos suficiente cobre en Alemania, las cadenas de suministro son más cortas y se reduce la dependencia del precio de los mercados internacionales de materias primas o de proveedores extranjeros”.

Mayor rendimiento fotovoltaico a través del cobre

Debido a que los conductores de cobre tienen un grosor de solo 19 micras gracias a la estructuración por láser, la producción fotovoltaica y, por lo tanto, la producción de electricidad aumenta ligeramente. Esto se debe a que el diámetro extremadamente pequeño de las líneas de cobre significa que la capa de silicio se oscurece menos que con los conductores de plata convencionales.

La capa de óxido aislante permite el uso de aluminio

Los investigadores del Instituto Fraunhofer para Sistemas de Energía Solar ISE también desarrollaron un proceso que permite utilizar aluminio como capa de enmascaramiento. En la producción de células solares, las áreas que no se van a recubrir deben cubrirse para que no se cubran durante la galvanoplastia en el baño de electrolito. La mayoría de las empresas actualmente utilizan un revestimiento hecho de polímeros no conductores para hacer esto. Sin embargo, reciclar estas pinturas especiales es costoso y genera muchos desechos.

En lugar del polímero, el proceso utilizado por los investigadores de Glatthaar utiliza aluminio reciclable. El aluminio normalmente es conductor y, por lo tanto, no es adecuado para enmascarar. Sin embargo, cuando el metal ligero se empaña, se forma una capa de óxido aislante. Para poder utilizar el aluminio como máscara, los investigadores ahora han optimizado este proceso de oxidación.

«Hemos logrado adaptar los parámetros del proceso y desarrollar un electrolito especial para que la capa de óxido nativo extremadamente delgada del aluminio pueda cumplir de manera confiable su función aislante».

Por lo tanto, es posible producir células solares sin polímeros no conductores. En combinación, las innovaciones del Instituto Fraunhofer para Sistemas de Energía Solar ISE permiten productores de células solares más económicos y, al mismo tiempo, más sostenibles. Debido a que tanto el cobre como el aluminio son altamente reciclables, la industria fotovoltaica podría dar un paso significativo hacia la economía circular utilizando los nuevos procesos de producción.

Comienzo de la producción en unos meses.

Para garantizar que las nuevas tecnologías se puedan utilizar en la industria lo más rápido posible, los científicos han fundado la empresa derivada PV2+. Se establecerá una producción piloto en cooperación con socios industriales a principios de 2023.

«Las innovadoras células solares son un componente importante para el futuro suministro de energía a partir de energías renovables y darán a la industria fotovoltaica un impulso muy necesario».