Presentan un módulo solar de heterounión de silicio con estructura de madera y una eficiencia del 22,57%

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Investigadores del Instituto Nacional de la Energía Solar (INES) de Francia -una división de la Comisión de Energías Alternativas y Energía Atómica (CEA)- han publicado un artículo en el que describen las características técnicas del prototipo a escala industrial de un módulo de heterounión de silicio (SHJ, por sus iniciales en inglés) que se anunció a principios del año pasado.

“El artículo explica todos los detalles técnicos y los resultados complementarios”, declaró a pv magazine la autora correspondiente, Timea Béjat, quien señaló que el equipo utilizó una herramienta interna de ECO PV para realizar estudios de análisis del ciclo de vida (ACV) con el fin de optimizar el diseño de los módulos fotovoltaicos para reducir su impacto ambiental. Béjat también señaló que un resultado clave de la investigación fue que los diseños de muy bajas emisiones de carbono podían lograrse con tecnologías disponibles en la actualidad.

Los científicos construyeron el panel utilizando una línea piloto de CEA-INES. Utilizaron obleas Czochralski M2 de 130 μm, deposición de vapor y óxido conductor transparente en ambas caras en un diseño de 6 barras curado a 200 C durante 15 minutos. El factor de bifacialidad de la célula fue del orden del 92%, señaló el equipo.

“Para un módulo fotovoltaico estándar, identificamos los principales pasos a mejorar para reducir su huella medioambiental”, señaló el equipo de investigación. “Esto nos guió para abordar los componentes con mayor impacto en la huella de carbono, a saber, la oblea, la lámina frontal de vidrio y el marco de aluminio”.

A nivel de célula, los académicos redujeron el grosor de las obleas, que, según afirman, se adquirieron a través de “la cadena de valor europea”. La metalización y la interconexión de las células se optimizaron para reducir el consumo de plata. En el módulo, se redujo el grosor del vidrio y se sustituyó la estructura convencional de aluminio por otra de madera con una configuración de vidrio y lámina posterior.

Además, aplicamos un enfoque de “diseño para el reciclado” en la elección del encapsulante y la lámina posterior”, afirma el equipo. “La combinación de estas innovaciones nos llevó a la realización de un módulo reciclable de 566 W utilizando una interconexión en mosaico, células con una eficiencia media del 22,57% con una huella de carbono de 313 kgCO2eq/kWp”.

La huella de carbono del prototipo, de 313 kgCO2 eq/kW, es mejor que la de los módulos convencionales actuales, que, según el equipo, oscila entre 700 kgCO2eq/kWp y 800 kgCO2eq/kWp.

Supuestamente, también es inferior a la de los productos de los “fabricantes pioneros” que han logrado módulos por debajo de los 450 kgCO2eq/kWp, como la coreana Qcells, la belga Bisol, la singapurense REC y los fabricantes chinos JinkoSolar, Trina Solar y Huasun, según señala el equipo de investigación en una lista no exhaustiva.

En cuanto a la lista de materiales, el grupo afirma haber adoptado un enfoque de “diseño para reciclar”, lo que significa haber elegido un encapsulante termoplástico, una lámina posterior sin flúor y un cristal frontal fino. Además, el uso de un armazón de madera en lugar de aluminio redujo la huella de carbono en más de 50-60 kgCO2eq/kWp, señalaron los investigadores, pero también hicieron hincapié en que aún no se ha completado la cualificación de este tipo de material de armazón.

El equipo concluyó que, optimizando los parámetros técnicos y seleccionando materiales respetuosos con el medio ambiente, fue “capaz de desarrollar un módulo fotovoltaico ecodiseñado con una huella de carbono muy baja”, y demostró la importancia de encontrar un compromiso entre la optimización del impacto ambiental y el rendimiento y la durabilidad del módulo.

Según el equipo, en el futuro se intentará mejorar el rendimiento y reducir el consumo de materiales, como la plata, tanto a nivel de célula como de módulo, así como integrar el contenido de material reciclado en todas las fases de la cadena de valor. El equipo también tiene previsto investigar materiales de lámina posterior alternativos sin aluminio ni materiales fluorados y trabajar para establecer la fiabilidad del material de armazón alternativo.

El proyecto “Design for the environment: SHJ module with ultra-low carbon footprint” (Diseño para el medio ambiente: módulo SHJ con huella de carbono ultrabaja) se publicó recientemente en Progress in Photovoltaics.

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