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Energía solar fotovoltaica: camino hacia la diversificación

  • La industria fotovoltaica alemana apuesta fuertemente en la investigación y desarrollo de nuevas tecnologías para la reducción de costos en la producción de celdas y páneles solares, pero sin comprometer su calidad.

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La contienda de las energías renovables por obtener una mayor participación en el mercado de electricidad limpia en Alemania y en el mundo no se detiene. Ésta también es la apuesta de la industria fotovoltaica, que de la mano de universidades e institutos de investigación está buscando la forma de aumentar la eficiencia de sus páneles solares.

Sin embargo, éste no es el único desafío de las compañías alemanas dedicadas a la energía solar fotovoltaica. Reducción de costos en la cadena de producción, así como implementación de nuevos materiales y soluciones tecnológicas hacen parte de los retos que los científicos de este campo afrontan para abaratar el valor final de esta energía renovable para el consumidor. Todo esto sin arriesgar la calidad de la tecnología alemana.

Reducir costos de producción: mayor reto

De acuerdo con científicos del Instituto sobre Materia Física Condensada de la Universidad Friedrich Schiller de Jena, durante el 2010 se instalarán en Alemania un total de 10 giga vatios de energía fotovoltaica, lo que equivale apenas al 2% de toda la electricidad consumida en el país germano. Pero para poder aumentar la oferta de esta energía limpia es necesario reducir el costo de la producción de los páneles solares.

“El nuevo diseño de las máquinas nos da la oportunidad de reducir el tiempo de ensamblaje, y las nuevas tecnologías hacen parte de nuestra estrategia para reducir costos en el futuro”, dijo el Dr. Bernd Rau, cofundador de Roth & Rau, a Deutsche Welle. Esta empresa ubicada en Hohenstein-Ernstthal, Sajonia, fabrica desde 1990 las máquinas para la producción en serie de celdas solares y de los wafers, las planchas finas elaboradas a partir de un material semiconductor (como silicio) con las cuales se generan las celdas solares.

Otra tendencia es que haya menos pasos en la fabricación de los páneles solares para reducir los costos de todo el sistema. “Pero éste desafío es enorme”, dijo a este medio el Dr. Alexander Lawerenz, director del departamento de fotovoltaica del Instituto de Investigación de Microsensores y Fotovoltaica (CiS) de Erfurt. “Al final del día la reducción de costos no es sólo un tema para el fabricante de equipamiento. También hay que revisar las materias primas, como el silicio”, explica Rau.

Silicio versus materiales más delgados

Actualmente, el 80% de las celdas solares es elaborado con silicio. El 20% restante son materiales desarrollados a través de tecnologías de películas delgadas -relativamente nuevas en el mercado- como teluro de cadmio (CdTe) y un material compuesto por cobre, indio, galio y selenio, llamado CIGS.

“Aunque la industria fotovoltaica se basa sobre todo en silicio, sus cualidades como semiconductor no son las mejores”, dice Jakob Haarstrich, joven investigador del Instituto sobre Materia Física Condensada de la Universidad Friedrich Schiller de Jena, Turingia. Es por ello, que en la carrera por hacer los wafers más delgados para abaratar costos en la industria, las placas de silicio se rompen o tienden a doblarse. Su límite está en los dos milímetros de grosor.

La investigación de los materiales CdTe y CIGS comenzó apenas en 1994, 20 años después que la del silicio. “Los páneles solares de películas delgadas son menos costosos, también en términos de su producción, porque en la fabricación de las celdas solares se ahorra material. También absorben más luz que las celdas de silicio”, agrega el Dr. Heinrich Metzner, quien dirige el grupo de investigación sobre películas delgadas de fotovoltaica de la Universidad Friedrich Schiller de Jena.

Mayor ahorro para el consumidor

La diferencia en costos para el consumidor también es evidente. Mientras que con el silicio el precio final es de dos euros por voltio, con las nuevas tecnología de películas delgadas el valor desciende a cerca de 70 centavos de euro. Pero el costo no lo es todo.

Alexander Lawerenz, del Instituto de Investigación de Microsensores y Fotovoltaica (CiS), coincide en que “las tecnologías, como CIGS, son más económicas en cuanto a su producción. No obstante, apenas se encuentra en la fase de transición de la investigación hacia la industria”. En esto concuerda Haarstrich. “El control de los procesos de los materiales compuestos por cobre, iridio, galio y selenio es más difícil en su producción. También es más complejo entender qué es todo lo que sucede con ellos en los experimentos”, dice el joven investigador.

Diversificación de productos: futuro de la energía fotovoltaica

Pero a pesar de las complicaciones iniciales de estas nuevas tecnologías, la fotovoltaica basada en películas delgadas puede aportar a una mayor diversificación de los productos de la industria de energía solar. “Las tecnologías como el CdTe y el CIGS son sobre todo útiles para aplicaciones arquitectónicas, como ventanas y fachadas de vidrio. De hecho, ya hay muchos arquitectos en Alemania que involucran este tipo de fotovoltaica en sus construcciones. También es muy interesante, por ejemplo, para plantas de islas o redes locales, o para localidades que no disponen de electricidad ni de las enormes instalaciones y redes eléctricas.”, dijo Metzner a Deutsche Welle.

Como lo define la dinámica global del mercado, el precio depende de la demanda y de la oferta. Y en el caso de Alemania, también de la calidad de su tecnología y de los avances de la investigación en energía fotovoltaica, que por el momento parece andar por buen camino.

Autora: Cristina Mendoza Weber
Editor: Enrique López Magallón

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