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Cambio Climático

Xerox quiere imprimir placas solares fotovoltaicas de concentración

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Los investigadores de su filial PARC están trabajando en un nuevo sistema rápido y de bajo coste para imprimir células solares eficientes a gran escala

  • por Mike Orcutt | traducido por Teresa Woods
  • 01 Abril, 2016

El gigante tecnológico sinónimo de las fotocopias se fija ahora en los paneles solares altamente eficientes.

Unos investigadores de PARC, una filial de Xerox centrada en labores de I+D, afirman estar desarrollando un nuevo proceso de impresión digital que podría abaratar mucho la producción masiva de sistemas fotovoltaicos de energía solar de concentración. Tales sistemas pueden aumentar dramáticamente la eficiencia de las células solares gracias a sus lentes que concentran y dirigen la luz solar hacia células pequeñas.

Aumentar la eficiencia podría ser una manera eficaz de reducir el coste de los módulos solares, cuyos precios ya han caído durante los últimos años. Gran parte del coste de los sistemas convencionales de silicio se debe a cosas como el cableado, la instalación y los permisos. Unos paneles más eficientes reducirían el número necesario para generar la misma cantidad de energía. Lo cual a su vez reduciría los costes de hardware e instalación. Pero hasta ahora la tecnología fotovoltaica de concentración no se ha consolidado porque aún resulta demasiado cara y voluminosa para competir con los paneles solares de silicio convencional.

PARC espera aumentar la competitividad de la tecnología al encoger los componentes y diseñar un nuevo estándar de panel plano que permita desarrollar un proceso de fabricación relativamente barato. El nuevo proceso estaría basado en un esfuerzo mayor de los investigadores de PARC para inventar un nuevo tipo de impresora que pueda depositar con precisión "tintas" hechas de diminutos chips semiconductores, llamados chiplets. Para ello, emplearán principios de montaje similares a los que manejan las fotocopiadoras Xerox.

Hasta ahora, sólo han demostrado ser capaces de fabricar dispositivos a pequeña escala con varios chiplets impresos. Pero algún día la técnica podría permitir el diseño y la impresión de conjuntos muy grandes de pequeños componentes eléctricos y ópticos. Se haría de forma parecida a la que se emplea para diseñar e imprimir un documento con el uso de una impresora Xerox, según los investigadores de PARC. Aseguran que esto debería posibilitar el desarrollo de una nueva clase de dispositivos electrónicos hechos de conjuntos impresos de varios tipos de chiplets.

La primera aplicación real podría ser un nuevo tipo de sistema de energía solar. En agosto, el grupo de PARC, junto con unos colaboradores de los Laboratorios Nacionales Sandia, recibieron una subvención de DARPA para aplicar el novedoso proceso de impresión al desarrollo de conjuntos de células fotovoltaicas a microescala sobre un panel plano, y el grupo dispone de tres años para lograrlo (ver EEUU apuesta por la compleja energía solar fotovoltaica concentrada).

En los últimos años, los ingenieros han desarrollado maneras de reducir el tamaño de los componentes requeridos para concentrar y dirigir la luz solar hasta una escala milimétrica. Investigadores de los Laboratorios Nacionales Sandia han desarrollado células solares a microescala que pueden ser emparejadas con esos elementos de concentración en un diseño de panel plano. Pero cuanto más pequeños los elementos, más piezas individuales hay que montar para un área determinada, y han de ser dispuestos con una precisión extrema, explica el ingeniero de PARC Patrick Maeda.

El método existente para esto, que depende de un sistema automático que recoge componentes individuales y los coloca en sus destinos, resulta demasiado caro como para cumplir el ambicioso objetivo de coste de DARPA, según Maeda. Los investigadores de PARC aseguran que el nuevo método de impresión podría dar paso a un proceso de fabricación de alta velocidad que sea más barato en órdenes de magnitud para la construcción de estos sistemas a microescala sobre grandes extensiones.

Ahora el gran reto consiste en diseñar y desarrollar un sistema con cientos de chiplets interconectados, según el científico de PARC Eugene Chow. Dentro de tres años, el grupo debe proporcionar un conjunto eléctricamente funcional de chiplets de célula solar. Tal placa base podría combinarse con componentes ópticos miniaturizados que pueden producirse mediante los métodos habituales para fabricar las películas ópticas utilizadas por las pantallas planas.

La financiación de DARPA ha animado al grupo a "considerar más seriamente las aplicaciones industriales" para el proceso de impresión de chiplets, asegura Chow y concluye: "Pero aún nos queda mucho camino por recorrer". 

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