En la actualidad, 3M cree haber encontrado una solución. Esta semana, la compañía dio a conocer una película de plástico que, según afirma, puede rivalizar con el vidrio en su capacidad para proteger a los materiales activos de las células solares frente a los elementos y ahorrar dinero para los fabricantes y sus clientes.
La película protectora es una hoja de múltiples capas, con base de fluoropolímero, capaz de reemplazar al vidrio como frente de protección de los paneles solares, afirma Derek DeScioli, gerente de desarrollo comercial para la división de energías renovables de 3M. Los fabricantes laminan las hojas sobre los paneles solares para sellarlas herméticamente y protegerlas frente a la humedad y otros elementos del clima que pueden ser mortales para las células solares en su interior.
La película es la respuesta de 3M a una demanda generada por los fabricantes de paneles solares—en particular los fabricantes de ciertas células solares de película fina—para encontrar una alte ativa al vidrio. El vidrio ha sido la armadura usada hasta ahora porque es barato, resistente a la intemperie, y lo suficientemente duradero como para poder usarse durante décadas. La gran mayoría de los paneles solares fabricados hoy día utilizan el vidrio como cubierta superior. Sin embargo el vidrio también añade peso y volumen a los paneles solares, y debe ser cuidadosamente embalado para evitar que se rompa, haciendo que suban los costes de envío. Al reemplazar el vidrio, la nueva película puede acabar con la necesidad de usar bastidores de apoyo, algo particularmente útil en tejados que no puedan soportar mucho peso. Por otro lado, hacer que los paneles solares se combinen bien con los tejados puede ayudar a solventar las objeciones estéticas que formulan los propietarios.
"Los paneles solares flexibles tienen todos estos grandes beneficios, pero luego llegamos a la cuestión sobre cómo encapsularlos. Durante muchos años la gente no apreciaba este problema", afirma Steven Hegedus, científico en el Instituto de Conversión de Energía de la Universidad de Delaware.
El uso de plástico para proteger las células solares no es una idea nueva. Podemos encontrar células solares cubiertas de plástico en equipamiento de camping y novedosos gadgets, como por ejemplo mochilas con cargadores de energía solar incorporados. Sin embargo este tipo de película de plástico no está diseñada para soportar continuas exposiciones al aire libre durante 20 ó 25 años, que es el tiempo que se supone que deben durar los paneles solares, afirma Hegedus.
Varias otras compañías han comenzado recientemente a comercializar cubiertas frontales de plástico para paneles solares flexibles, aunque el material de 3M tiene un rendimiento varias órdenes de magnitud mayor a la hora de mantener alejada la humedad, algo que es clave para conseguir una larga vida.
United Solar Ovonic es el único fabricante importante de película fina que lleva comercializando paneles flexibles durante años. La compañía de Michigan utiliza silicio amorfo, que tampoco es tan sensible a la humedad como otros compuestos emergentes. Sus paneles solares de silicio amorfo sólo pueden convertir alrededor del 7 por ciento de la luz solar que cae sobre ellos en electricidad, una baja tasa de eficiencia que ha hecho que los productos de Uni-Solar sean menos deseables. Uni-Solar utiliza una resina basada en fluoropolímero de DuPont como base de la capa superior de los paneles.
Las células solares hechas de un material semiconductor con contenido en cobre, indio, galio y selenio (CIGS) pueden ser casi dos veces tan eficientes como el silicio amorfo, aunque son más sensibles a la humedad y requieren una mayor protección contra los elementos. Muchos fabricantes de CIGS ya han creado procesos de fabricación para depositar el compuesto en rollos de papel de aluminio o plástico flexible. Las empresas afirman que pueden crear los paneles solares más rápidamente con este proceso de rollo a rollo; lograr mayores volúmenes de producción es fundamental para reducir los costes de fabricación. Sin embargo, se han basado en el vidrio para la hoja delantera debido a la falta de un tipo de plástico adecuado. Aparte de los fabricantes de paneles solares CIGS, 3M también tiene como objetivo a los desarrolladores de cadmio-teluro y películas finas orgánicas, afirma DeScioli.
Con sede en Minnesota, 3M se propuso desarrollar una carcasa frontal más duradera, y el resultado es una película de plástico de 23 micrómetros de grosor, mucho más delgada que el vidrio de 3.000 micrómetros que se encuentra típicamente en los paneles solares de hoy día, asegura DeScioli. La compañía utiliza fluoropolímero porque el material no permite que el agua se filtre fácilmente, y es resistente a las altas temperaturas y la radiación ultravioleta. 3M también ha diseñado la película para evitar que refleje la luz solar. 3M afirma que su película puede alcanzar velocidades de transmisión de vapor de agua de menos de 0,0005 gramos de agua por metro cuadrado por día. Otras películas de barrera frontal pueden dejar pasar una cantidad de humedad cientos de veces mayor.
DeScioli señala que la película puede ser laminada en el mismo proceso rollo-a-rollo utilizado para depositar los semiconductores de película fina, y que eso puede ahorrar costes de producción. Los paneles solares flexibles también pueden ser más grandes que los paneles de vidrio debido a que la variedad flexible no requiere el apoyo de un sistema de soporte y puede ser más fácil de transportar. El tiempo y los costes para el montaje de una serie de paneles de gran tamaño puede ser significativamente inferior frente a unir muchos grupos pequeños, afirma.
"El principal valor de nuestra película, es que permite a nuestros fabricantes realizar grandes módulos con el proceso de rollo a rollo", asegura DeScioli. Afirma que aunque el material en sí no va a costar menos que el vidrio, sí reducirá los costes generales gracias al ahorro en la fabricación e instalación.
3M está fabricando la película en una línea de producción piloto y planea producirla en masa el próximo año. La compañía afirma que ha reunido a varios clientes, pero DeScioli se niega a revelarlos.