Investigadores del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL, por sus siglas en inglés) del Gobie o de EE.UU. han creado células solares flexibles utilizando un tipo de vidrio delgado y flexible de Co ing, la empresa que fabrica el vidrio que cubre las pantallas del iPhone. Las nuevas células solares podrían hacer que la energía solar instalada en tejados fuera mucho más barata.
Según pruebas realizadas por Co ing, que fabrica un producto llamado vidrio Gorilla para las pantallas del iPhone, y que presentó el material flexible, llamado vidrio Willow, el año pasado, las tejas hechas de estas células solares podrían durar décadas sobre un tejado, e incluso soportar granizo de más de tres centímetros de diámetro. Los paneles solares convencionales son pesados, voluminosos y quebradizos, lo que los hace caros de transportar e instalar.
Las nuevas tejas solares podrían ser utilizadas en techos, en lugar de usar tejas convencionales. En vez de pagar a un techador para poner tejas de asfalto en una casa nueva, y luego pagar a instaladores de energía solar para que vuelvan a subir y montar paneles solares en el techo, los techadores podrían instalar las tejas solares en lugar de las de asfalto. El único coste laboral añadido sería contratar a un electricista para conectar la matriz de tejas a un inversor y conectarlo a la red. Estas tejas solares delgadas y flexibles también podrían ser distribuidas de forma más barata.
El coste de instalación es uno de los mayores componentes del coste global de la energía solar. Su cuota ha aumentado incluso a medida que el coste de las células se ha desplomado en los últimos años. De hecho, la instalación y otros costes auxiliares suponen hoy día la mayor oportunidad para reducir el precio de la energía solar. Un sistema solar de tejado promedio en Califo ia cuesta 6,14 dólares (4,92 euros) por vatio, mientras que los propios paneles solares se venden por menos de 1 dólar (0,77 euros) por vatio en muchos casos.
Foto: Un investigador del Laboratorio Nacional de Energía Renovable dobla células solares hechas de cristal flexible.
Las tejas solares ya están disponibles. Por ejemplo, entre las empresas que las fabrican está el gigante de los productos químicos Dow. Pero normalmente están hechas de plástico. Las tejas basadas en vidrio, por contradictorias que parezcan, podrían ser más duraderas, señala Dipak Chowdhury, vicepresidente de división y director de tecnología comercial del vidrio Willow en Co ing. El vidrio es muy bueno para resistir los elementos, lo que puede ayudar a que las células solares duren décadas. Es también sorprendentemente fuerte y, dada su forma flexible, también es resistente. "Sabíamos por nuestro trabajo con fibra óptica que el vidrio es en realidad más fuerte que el acero cuando intentas separarlo", afirma. Si las tejas de vidrio Willow se vieran afectadas por el granizo, se flexionarían en lugar de romperse. Aunque otras tejas solares también pueden resistir el granizo, podrían no ser tan buenas a la hora de proteger las células solares frente al aire y la humedad, afirma.
El vidrio también hace posible el uso de teluro de cadmio como material para la célula solar. Este es el único material que ha sido capaz de desafiar con éxito a las células solares convencionales de silicio a gran escala comercial. Las células solares de teluro de cadmio deben fabricarse en un material transparente. Otros materiales flexibles y transparentes, o bien no pueden manejar las altas temperaturas necesarias para fabricar las células solares, o bloquean demasiada luz, lo que reduce la eficiencia.
El vidrio Willow también podría ser utilizado para aparatos más ligeros, más delgados, e incluso pantallas curvadas, tal vez incluso para el rumoreado iWatch de Apple. Tanto para las pantallas flexibles como para las células solares, el vidrio tiene no solo que ser flexible, sino también de muy alta calidad, con una superficie sin defectos. La mayoría del vidrio está formado por una capa flotante de vidrio fundido sobre un metal fundido, y a continuación se enfría gradualmente. La interacción con el metal puede degradar la superficie. El vidrio Willow se forma en el aire. Las hojas se crean después de que flujos de vidrio fundido pasen a través de los bordes de un largo canal. Más tarde se enrolla en grandes rollos con un equipo especial que mantiene la superficie inmaculada. Este tipo de superficie sin defectos también resulta clave para que el vidrio sea fuerte, ya que el vidrio solo logra ser tan fuerte como el acero si su superficie no presenta rasguños ni mellas. Una vez que se raya, requiere mucha menos fuerza para romperse. (Chowdhury afirma que las tejas para tejados, así como la electrónica flexible, tendría que estar protegida frente a arañazos con un revestimiento de tetrafluoroetileno de etileno, o algún otro polímero protector).
El uso del vidrio flexible de Co ing en tejas solares requiere un tratamiento cuidadoso, parecido al que se lleva a cabo ahora para crear una pantalla de iPhone. Un iPhone en realidad contiene varias piezas de vidrio. El sensor de tacto, los filtros de color que componen cada píxel, y los millones de transistores utilizados para su control son producidos en la parte superior de las hojas de vidrio de alta calidad separadas. En los iPhone, estas hojas de vidrio están protegidas con vidrio Gorilla, que es menos susceptible a los arañazos, pero no es una superficie adecuada para transistores u otros aparatos electrónicos. El vidrio Willow podría reemplazar a estas hojas interiores de vidrio. Para los dispositivos rígidos, la principal ventaja de hacer esto sería poder reducir el peso y espesor de la pantalla, ya que el vidrio Willow tiene un tercio del espesor del que se utiliza hoy día.
Las células de teluro de cadmio solares sobre vidrio Willow hechas en el NREL eran pequeños dispositivos de prueba de concepto no tan eficientes como las células rígidas existentes hoy día en los mercados, afirma Teresa Ba es, científica del NREL. Asegura que, además de mejorar la eficiencia, será necesario desarrollar formas de manejar células solares flexibles más grandes. El equipo de fabricación utilizado hoy día está optimizado para la manipulación de placas planas de vidrio.
Chowdhury afirma que otro desafío será convencer a los fabricantes y a los clientes de que las tejas solares de vidrio pueden ser duraderas: "A veces nuestra percepción sobre algo impide que veamos los datos reales".