El instituto de investigación francés CEA-INES ha presentado los primeros resultados de su proyecto de investigación destinado a reducir el consumo de plata en la fabricación de módulos fotovoltaicos bifaciales con tecnología de heterounión. pv magazine pudo ver los prototipos del centro de investigación solar de Bourget-du-Lac durante una visita organizada por la organización ecológica Soren, que presentó las distintas iniciativas adoptadas por la industria francesa en materia de ecodiseño, reutilización y reciclaje de paneles solares.
La reducción del uso de la plata es uno de los tres ámbitos de investigación del CEA en materia de ecodiseño de módulos solares; los otros dos son el desarrollo de materiales de origen biológico para sustituir a los polímeros y el desarrollo de herramientas específicas para la producción de paneles ecodiseñados a escala industrial. Y con razón: la plata utilizada en la industria fotovoltaica representó el 15% de la oferta mundial en 2022, y la demanda sigue creciendo a medida que aumenta la capacidad de producción.
La plata es un excelente conductor y, por lo tanto, se ha establecido en la industria solar, contribuyendo en gran medida a aumentar el rendimiento de los módulos. Se emplea en la pasta utilizada para serigrafiar las barras colectoras y en las interconexiones entre las células de los módulos.
De 35 a 3 mg/Wp para 2030
El consumo de plata de los paneles fotovoltaicos bifaciales que utilizan la tecnología de heterounión supera actualmente los 35 mg/Wp. El objetivo es reducir esta cifra a 3 mg/Wp de aquí a 2030. En dos años, el CEA ha logrado alcanzar 25, luego 16 y finalmente 14 mg/Wp sustituyendo la pasta de plata por una aleación de cobre y plata. A nivel de célula, este proceso ya ha reducido las necesidades de plata en un 30%. En cuanto a la interconexión, el instituto ya utiliza enlaces 100% de cobre.
«Al principio perdíamos un 0,3% de eficiencia, ahora es cero. Se están haciendo pruebas para comprobar la durabilidad del rendimiento a lo largo del tiempo», explica Remi Monna, responsable de proyectos de desarrollo de tecnologías de módulos en el CEA.
Para lograr estos resultados, los investigadores depositaron la aleación en las caras posteriores de las células y del panel, lo que permite depositar más material en la superficie y en espesor. Un mal menor, dado que hay un factor de 3 en la conducción entre el cobre y la plata…
El consumo de plata de un módulo se divide en un 25% para las interconexiones y un 75% para las células. «Para alcanzar el objetivo de 3 mg/Wp, tenemos que pasar al 100% de cobre en la célula», explica el investigador, que precisa que el principal reto es que el cobre se oxida.
Equipos adaptados al nuevo proceso
Una vez maduros, estos procesos de ecodiseño podrán transferirse a las gigafábricas europeas y, en particular, al proyecto italiano 3Sun (Enel), con el que el CEA está asociado en materia de tecnología de heterounión. El equipo explica que la solución es adaptable a la tecnología TOPCon, pero requerirá una inversión adicional para desarrollar las herramientas de producción adecuadas.
El departamento solar del CEA (Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives) trabaja desde hace tiempo en eldiseño ecológico de módulos solares. Creado en 2005, el INES también pretende desarrollar el segmento de la reutilización y el reciclaje con un enfoque científico, tecnológico e industrial. Desde 2011, se ha beneficiado de 50.000 millones de euros de inversión en equipos y está a punto de recibir otros 30.000 millones (financiación en curso) para adaptarlos a las necesidades de las gigafactorías europeas.
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