Las reducciones en el coste se lograrán gracias a nuevas tecnologías que ya se están probando en laboratorios de investigación, start-ups, universidades y los principales fabricantes de materiales solares y que implican el uso de silicio, el material con el que se fabrican la mayoría de los paneles solares actualmente.
El informe, elaborado por investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT en sus siglas en inglés) dirigidos por Tonio Buonassisi, profesor de ingeniería mecánica y manufactura, identifica tecnologías incipientes que, si se usan conjuntamente, podrían reducir el coste de fabricación de paneles solares a 52 centavos de dólar por vatio (unos 40 céntimos de euro), suponiendo que se produzcan reducciones de coste similares en la instalación y los equipos, la energía solar costaría 6 centavos de dólar por kilovatio hora (unos 4,5 céntimos de euros) en zonas soleadas de Estados Unidos, lo que es menos que el coste medio de la electricidad en el país a día de hoy. La energía solar en las zonas soleadas cuesta aproximadamente 15 centavos de dólar (unos 11,5 céntimos de euro), según el Departamento de Energía de Estados Unidos, aunque el coste puede ser significativamente mayor en instalaciones pequeñas o en zonas nubosas donde las instalaciones solares generan menos electricidad.
La mejor forma de reducir el coste por vatio es hacer que las células fotoeléctricas sean más eficientes, así se podría producir más energía con una cantidad dada de material e instalaciones de producción. Aumentar la eficiencia también reduciría los costes de instalación, puesto que se necesita un número menor de paneles solares. Pero las mejoras en la eficiencia no son suficientes para alcanzar los 52 centavos por vatio. Los fabricantes también tendrán que producir células fotoeléctricas con obleas de silicio más finas, fabricar las obleas de tal forma que se gaste menos silicio y acelerar el proceso de fabricación. Si un diseño de célula fotoeléctrica de alta eficiencia ralentiza la fabricación o requiere obleas gruesas, probablemente no conduzca a las reducciones de coste necesarias.
Una de las principales formas de reducir costes implica usar tecnologías que ofrezcan una alte ativa al proceso que se usa para fabricar obleas de silicio, en el que se derrocha una gran cantidad de material. En la actualidad, la mitad del silicio de alta calidad necesario para hacer obleas acaba desechándose. Una start-up, 1366 Technologies, fabrica obleas finas directamente de un depósito de silicio fundido. Planea sustituir los ho os de cristalización convencionales, las estaciones de cortado y el equipo para el manejo de lingotes con una única máquina que requiere menos operarios para su manejo. Otras start-ups están sustituyendo la fase de corte por procesos que liberan finas obleas de silicio de una pieza más grande usando grabado químico o despegándolas en láminas.
Una vez que los fabricantes obtienen obleas finas, también necesitan equipo y procesos capaces de manejarlas sin romperlas. Se pueden fabricar células fotoeléctricas de hasta 25 micrómetros que mantienen sus capacidades, pero la mayoría de los fabricantes usan obleas de 180 micrómetros que son más resistentes. Un método para manejar las obleas más finas conlleva procesar las obleas encima de una lámina de cristal. El cristal funciona de soporte durante la fabricación. Cuando el panel solar está hecho, el cristal protege las células fotoeléctricas de los elementos. Los sistemas de levitación magnética que llevan las obleas flotando a través de la línea de producción también servirían para manejar obleas finas.
Algunos diseños de células fotoeléctricas de alta eficiencia requieren obleas finas. Uno de ellos implica hacer un sándwich con dos capas de silicio amorfo entre las que se halla una oblea de silicio cristalino, una técnica que ya se usa en una célula fotoeléctrica fabricada por Sanyo. Esta estructura simétrica reduce el estrés sobre la oblea. Este tipo de células se pueden procesar a temperaturas más bajas que las células fotoeléctricas convencionales. Existen otros diseños de células que usan obleas finas. Uno pone todos los contactos eléctricos en la parte trasera de la oblea, un proceso que se podría adaptar bien al procesado de las células sobre una lámina de cristal. La empresa estadounidense Sunpower usa una versión de este diseño de célula.
nGran parte de la tecnología que se describe en el informe aún no se ha probado a escala de producción real. Las técnicas para fabricar obleas sin cortar, en concreto, se enfrentan a toda una serie de problemas, como por ejemplo la producción de un silicio con la suficiente calidad, el hacer las obleas del tamaño y forma correctos o producirlas de forma fiable en grandes cantidades.
Para que la energía solar resulte más competitiva, los instaladores también tendrán que reducir sus costes. La instalación y el coste de los inversores, cableado, terreno y financiación componen la mitad del coste (y a veces llegan incluso al 80 por ciento) de las instalaciones solares. Gran parte de esta reducción de costes se podría lograr mejorando la eficiencia, lo que reduciría el número de paneles necesarios para cada proyecto.
Con el tiempo, los paneles solares de silicio podrían llegar incluso a costar menos de 50 centavos por vatio, según Buonassisi. Para eso habrá que encontrar las maneras de fabricar diseños que todavía son experimentales y suponen un reto aún mayor. Por ejemplo, incluir una capa nanoestructurada en las obleas que mejora la absorción de la luz, lo que permitiría que células de silicio de un micrómetro de grosor rindieran igual de bien que las células solares convencionales.