Dr. Jonas Sundqvist, director de grupo de tecnología de película fina, con prototipos de células solares de base textil. Crédito:© Fraunhofer IKTS
¡Imagínese una lona para camión que pueda recolectar la energía de la luz solar! Con la ayuda de nuevas células solares de base textil desarrolladas por investigadores de Fraunhofer, Los semirremolques pronto podrían estar produciendo la electricidad necesaria para alimentar sistemas de refrigeración u otros equipos a bordo. En breve, Las células solares basadas en textiles pronto podrían agregar una dimensión completamente nueva a la energía fotovoltaica, complementando el uso de células solares convencionales basadas en silicio.
Los paneles solares en los techos de los edificios son una vista bastante común hoy en día, al igual que los parques solares a gran escala. En el futuro, bien podemos ver que otras superficies se explotan para la generación fotovoltaica. Lonas para camiones, por ejemplo, podría usarse para producir la electricidad consumida por el conductor cuando está en marcha o estacionado durante la noche, o para alimentar sistemas electrónicos utilizados para ubicar remolques en terminales de envío. Similar, Las fachadas de edificios convencionales podrían cubrirse con textiles fotovoltaicos en lugar de revoques de hormigón. O las persianas que se usan para proporcionar sombra en edificios con fachadas de vidrio podrían usarse para crear cientos de metros cuadrados de superficie adicional para producir energía.
Tejido de fibra de vidrio como sustrato de células solares
En el corazón de tales visiones son dóciles, células solares de base textil desarrolladas en el Instituto Fraunhofer de Tecnologías y Sistemas Cerámicos IKTS en colaboración con el Instituto Fraunhofer de Nano Sistemas Electrónicos ENAS, Sächsisches Textilforschungsinstitut e.V. y socios industriales erfal GmbH &Co. KG, PONGS Technical Textiles GmbH, Paul Rauschert GmbH &Co. KG y GILLES PLANEN GmbH. "Hay una serie de procesos que permiten incorporar células solares en recubrimientos aplicados a textiles, "explica el Dr. Lars Rebenklau, gerente de grupo de integración de sistemas y empaquetado electrónico en Fraunhofer IKTS. En otras palabras, el sustrato para las células solares es una tela tejida en lugar del vidrio o silicio usados convencionalmente. "Eso puede parecer fácil, pero las máquinas de la industria textil están diseñadas para manejar enormes rollos de tela, de cinco o seis metros de ancho y hasta 1000 metros de largo, "explica el Dr. Jonas Sundqvist, director de grupo de tecnología de película fina en Fraunhofer IKTS. "Y durante el proceso de recubrimiento, los textiles deben soportar temperaturas de alrededor de 200 ° Celsius. Otros factores también juegan un papel clave:la tela debe cumplir con las regulaciones contra incendios, tienen una alta resistencia a la tracción y son baratos de producir. "Por tanto, el consorcio optó por un tejido de fibra de vidrio, que cumpla con todas estas especificaciones, "Dice Rebenklau.
Un énfasis en los procesos estándar
Planta de recubrimiento por deposición química de vapor (CVD) utilizada para producir textiles funcionalizados. Crédito:© Fraunhofer IKTS
Los investigadores también enfrentaron el desafío de cómo aplicar las capas delgadas como una oblea que componen una célula solar:el electrodo inferior, la capa fotovoltaica y el electrodo superior - a la tela. Estas capas tienen entre uno y diez micrones de espesor. En comparación, la superficie de la tela es como una cordillera. La solución fue primero aplicar una capa que nivela los picos y depresiones en la superficie de la tela. Para este propósito, Los investigadores optaron por un proceso estándar de la industria textil:impresión por transferencia, que también se utiliza para cauchutar tejidos. Todos los demás procesos se han adaptado de tal manera que se pueden incorporar fácilmente en los métodos de producción estándar utilizados en la industria textil. Por ejemplo, los dos electrodos - que están hechos de poliéster eléctricamente conductor - y la capa fotovoltaica se aplican mediante el método común rollo a rollo. Las células solares también están laminadas con una capa protectora adicional para hacerlas más robustas.
Células solares de tela listas para su lanzamiento al mercado en unos cinco años
El equipo de investigación ya ha producido un prototipo inicial. "Esto ha demostrado la funcionalidad básica de nuestras células solares de base textil, "Dice Rebenklau". Ahora mismo, tienen una eficiencia de entre 0,1 y 0,3 por ciento ". En un proyecto de seguimiento, él y el equipo están tratando de llevar esto por encima de la marca del cinco por ciento, momento en el que las células solares de base textil resultarían comercialmente viables. Las células solares basadas en silicio son significativamente más eficientes, entre el diez y el 20 por ciento. Sin embargo, esta nueva forma de celda solar no está destinada a reemplazar el tipo convencional, simplemente ofrecen una alternativa para aplicaciones específicas. En los próximos meses, el equipo investigará formas de mejorar la vida útil de las células solares de tejido. Si todo va de acuerdo al plan, las primeras células solares de base textil podrían estar listas para su comercialización en unos cinco años. Esto cumpliría el objetivo original del proyecto PhotoTex:proporcionar un nuevo estímulo a la industria textil de Alemania y mejorar su competitividad.
