Paneles solares que duren 50 años, estos investigadores están trabajando para hacerlo posible

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Este es el nuevo desafío para la energía solar: una vida útil de 50 años para los módulos fotovoltaicos. Estos investigadores esperan conseguirlo. El objetivo final es hacer la solar, la fuente de electricidad más eficiente del mundo.

Un equipo de investigadores en energía solar de la Universidad Case Western Reserve de Cleveland, Ohio, ha recibido 1,35 millones de dólares de la Oficina de Tecnologías de Energía Solar del Departamento de Energía de Estados Unidos para continuar su labor de aumentar la eficiencia y la vida útil de los módulos fotovoltaicos, con el objetivo específico de aumentar su vida útil a 50 años.

El proyecto está dirigido por Roger French, profesor de Kyocera en el Departamento de Ciencia de Materiales e Ingeniería de la Case School of Engineering y director del Centro de Investigación SDLE en Case Western Reserve.

“Este es el nuevo desafío para la energía solar: una vida útil de 50 años para los módulos fotovoltaicos”, dijo French, cuyo equipo de investigación había recibido en 2017 una subvención similar de 1,47 millones de dólares del Departamento de Energía para probar nueva tecnología comercial de células solares de silicio. “En este momento, la vida útil de un panel solar es de 25 a 30 años, así que este es un gran salto, pero uno que se puede hacer.”

Construyendo un mejor panel solar.

Se espera que la investigación en Case Western Reserve ayude a determinar el valor relativo de dos tipos diferentes de fabricación de módulos para encapsular células fotovoltaicas: uno de doble vidrio y el otro conocido como vidrio/hoja posterior, donde la hoja posterior es en cambio un laminado polimérico multicapa.

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Cada tipo de fabricación de módulos FV tiene sus ventajas y desventajas: el doble vidrio protege mejor la integridad estructural de las células fotovoltaicas en su interior, pero también puede atrapar otros productos corrosivos en su interior; el glass/backsheet, por otro lado, “respira” mejor para permitir que los corrosivos se filtren, pero ofrece menos protección física a los componentes interiores.

“Mi formación es en química, así que estoy observando la degradación química de los polímeros dentro de los paneles solares, especialmente en la fabricación de doble vidrio, ya que muchos fabricantes están comenzando a usar ese método”, dijo Laura Bruckman, profesora asociada de investigación en el centro.

Y mientras Bruckman estudia las entrañas del panel solar para observar la degradación química, Jennifer Braid, investigadora postdoctoral del Centro de Investigación SDLE, estará considerando el efecto relativo de esa degradación en las células fotovoltaicas y su rendimiento eléctrico.

“Uno de los grandes problemas es la corrosión”, dijo Braid. “En la construcción de polímero de vidrio, esos materiales corrosivos pueden escapar; mientras que en el módulo de doble vidrio, no tanto. “Mediremos y compararemos los efectos de la corrosión y otros modos de degradación en la pérdida de energía del módulo.”

El equipo también comparará la durabilidad mecánica de los módulos de doble vidrio yglass/backsheet con Jennifer Carter, una profesora asistente especializada en ciencias de la información.

French dijo que las pruebas se realizarán en módulos fotovoltaicos fabricados en el laboratorio que son equivalentes a los paneles de calidad comercial, pero a menor escala. Al igual que con la investigación de 2017, las pruebas también se realizarán en condiciones reales.

Una iniciativa anterior del Departamento de Energía en 2009 -conocida como el “SunShot Challenge”- fue desarrollada para estimular a los investigadores y desarrolladores a reducir el costo de la energía solar a 6 centavos por kilovatio hora para el año 2020. Ese umbral se alcanzó en 2017, tres años antes.

“Ahora nos estamos concentrando en extender la vida útil de los paneles solares y reducir el coste a 3 centavos por kilovatio hora”, dijo French. “Puede que no lo hagamos tan rápido como el primer SunShot, pero el objetivo final es hacer (solar) la fuente de electricidad más eficiente del mundo.”

El Departamento de Energía anunció que financiará 53 proyectos de investigación innovadores destinados a reducir los costes de la electricidad solar y apoyar a una fuerza laboral solar en crecimiento. Esto incluye 27,7 millones de dólares para 31 proyectos centrados en la investigación y el desarrollo de la energía fotovoltaica, incluida la investigación de Case Western Reserve.