Científicos japoneses diseñan módulos solares flexibles de silicio cristalino con cubierta frontal de PET

Investigadores del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología Industrial Avanzada (AIST) de Japón han fabricado módulos solares de silicio cristalino (c-Si) curvados y ligeros con una cubierta frontal de tereftalato de polietileno (PET) en lugar del material de vidrio convencional.

“Nuestra investigación demuestra que los módulos de células solares de silicio cristalino con una cubierta de película de PET son muy fiables en condiciones de alta temperatura y humedad”, declaró a pv magazine Tomihisa Tachibana, autor correspondiente de la investigación. “Aunque aún no hemos calculado el coste del sistema, prevemos que la reducción de peso probablemente disminuirá los gastos de transporte e instalación”.

En el artículo “Development of lightweight and flexible crystalline silicon solar cell modules with PET film cover for high reliability in high temperature and humidity conditions” (Desarrollo de módulos de células solares de silicio cristalino ligeros y flexibles con cubierta de película de PET para una gran fiabilidad en condiciones de alta temperatura y humedad), publicado en Solar Energy Materials and Solar Cells, el grupo japonés explicó que las películas de PET representan una alternativa viable a las cubiertas de vidrio, debido a su excelente aislamiento eléctrico y transmitancia óptica.

Los científicos construyeron los módulos con células solares policristalinas c-Si de 156 mm2 × 156 mm2 con estructura de campo de superficie posterior de aluminio (Al-BSF) y un grosor aproximado de 250 μm. “Las cadenas de la barra colectora se conectaron mediante soldadura mecánica, y las cadenas de los módulos de cuatro células se conectaron en serie mediante soldadura manual”, señalaron.

Utilizaron una película de PET de 0,025 mm de grosor tanto para la cubierta frontal del módulo como para la lámina posterior y encapsularon los paneles con acetato de etilvinilo (EVA). “La estructura del módulo era PET/EVA/célula de Si/EVA/PET o lámina posterior”, añadieron.

El equipo comparó el comportamiento térmico del nuevo módulo con el de un panel de referencia que utilizaba un vidrio de 3,2 mm de grosor como material de la cubierta frontal y descubrió que el primero mostraba mayor flexibilidad que el fabricado con vidrio.

También se comprobó, sin embargo, que el módulo basado en PET tiene un valor de corriente un 10% inferior, ya que la película de PET, a diferencia del vidrio, tiene una estructura antirreflectante. Los valores de tensión y factor de llenado resultaron ser aproximadamente los mismos que los del módulo de vidrio de referencia. “La ausencia de cubierta de vidrio también confiere flexibilidad a los módulos fabricados, y no se observaron grietas ni otros defectos después de colocar y retirar los módulos de un escenario de medición con un radio de curvatura de 200 mm”, explican además.

Los científicos destacaron que los módulos con cubierta de película de PET también presentan la ventaja de un peso reducido, aproximadamente “una cuarta parte por tamaño de célula”, lo que, según ellos, los hace ideales para su instalación en lugares con restricciones de carga.

También probaron los módulos en una serie de ensayos de calor húmedo (DH) a 85 C y bajo una humedad relativa del 85% y descubrieron que el panel con base de vidrio mostraba una degradación del factor de llenado y de los valores de corriente después de 3000 h debido a la corrosión de los electrodos frontales de plata (Ag). “Por el contrario, los módulos ligeros (PET/Backsheet o PET/PET) mostraron sólo una ligera disminución de las propiedades I-V, con una degradación de alrededor del 10% respecto al valor inicial tras 6000 h de pruebas DH”, afirmaron.

El grupo de investigación cree que los módulos envasados en PET, con su capacidad de absorción de impactos, pueden acelerar el despliegue solar en áreas como los tejados de fábricas con limitaciones de peso y las aplicaciones agrícolas.