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Apunta que, a
medida que envejecen, se aprecia cómo disminuye el rendimiento
energético de las celdas fotovoltaicas, y reconoce que «este deterioro
está constatado pero no se comprende del todo aún. Actualmente, hasta un
20 % de la pérdida de eficiencia se debe a esa causa, pero sus motivos
siguen sin conocerse. El sector trata de resolver esta deficiencia
empleando materiales de mayor calidad pero también más costosos, o bien
usando sustancias dopantes en el silicio; lo cierto es que, a día de
hoy, no se dispone de ninguna solución rentable».
Ante esta problemática, la formación en ingeniería electrónica de la
profesora Savin ha resultado de gran utilidad. Estudió microelectrónica
en la Universidad Tecnológica de Helsinki (TKK) y actualmente es la
jefa del Grupo de Física Electrónica de Departamento de Micro y
Nanociencias de la Facultad de Ingeniería Eléctrica de la Universidad
Aalto (Finlandia).
El papel del cobre
En los últimos años se ha generado un proceso de convergencia en las
tecnologías y los materiales que se utilizan en la microelectrónica y
en las celdas fotovoltaicas basadas en el silicio. La profesora Savin
pretende ahora aplicar una investigación suya anterior a la resolución
del problema mencionado en este joven campo.
«Mi hipótesis es que en el silicio existen impurezas de cobre que
reaccionan con la luz y provocan el declive en la producción de energía.
En el silicio empleado en las celdas de gran tamaño siempre hay cobre,
bien por impurezas que había previamente, bien a consecuencia del
proceso de producción. Este cobre puede desplazarse y quedar difuso por
el silicio incluso a temperatura ambiente».
«Durante el doctorado estudié el cobre en la microelectrónica, y
concretamente la contaminación por cobre del silicio —añade—. Empleé luz
para inducir actividad eléctrica en el cobre. Lograr este efecto era mi
intención, pero de esta labor extraigo también la hipótesis de que ese
hecho explica el deterioro mencionado y que la industria fotovoltaica
aspira a remediar. Cuando se exponen las celdas fotovoltaicas a la luz
del sol, ésta induce actividad eléctrica en las impurezas de cobre, que
se desplazan y amontonan formando cúmulos cada vez mayores. Estos dañan
la celda fotovoltaica y dificultan el flujo de la corriente eléctrica».
El grupo de investigación de Savin se propone, en consecuencia, dar
con una solución que consiste en aplicar una carga negativa a la
superficie del silicio; de este modo se aprovechan las propiedades
aislantes de los recubrimientos protectores con óxido que se utilizan en
la mayoría de celdas. Por consiguiente, la superficie atrae los iones
de cobre, en lugar de que estos formen cúmulos y entorpezcan el fluir de
la energía eléctrica.
«El efecto de degradación es lento, por lo que los experimentos
tienen que prolongarse varios días», señala. «El apoyo prestado por el
CEI nos permite dedicarnos durante los próximos cinco años a resolver
esta cuestión, con la ayuda de un doctorando y un post-doctorando y
valiéndonos de las herramientas especializadas que existen en las
instalaciones de Micronova para controlar la concentración de cobre
contaminante».
Micronova es la infraestructura nacional de Finlandia para la
investigación en los campos de la micro y la nanotecnología. Está
administrada por el Centro de Investigación Técnica de Finlandia (VTT) y
la Universidad Aalto. El equipo que tiene asignado permite a la
profesora Savin estudiar los efectos del cobre en el silicio puro,
evitando la contaminación con impurezas de otras fuentes.
«Éste es un proyecto de ciencia básica, pero la capacidad de
producción y el mercado de la tecnología fotovoltaica ya son enormes.
Por tanto, si funciona, la repercusión tecnológica será grande y podrían
surgir aplicaciones en muy poco tiempo —asegura—. Por otro lado, aunque
no funcione a escala industrial, obtener una comprensión más exacta de
los motivos científicos de este efecto también sería un resultado
notable que podría conducir a soluciones mejores más adelante». La
energía solar de origen fotovoltaico es actualmente la tercera fuente de
energía renovable más importante (por detrás de la hidroeléctrica y la
eólica), siendo la capacidad instalada total en el mundo superior a los
100 GW. Así pues, mediante su labor, la profesora Savin puede ayudar a
propiciar una revolución energética gracias a fuentes renovables y
fiables.
Para terminar, concluye que «mi ilusión es desarrollar tecnología
que llegue a ser utilizada por la industria fotovoltaica mundial».
Fuente: profesora Hele Savin
- Coordinador del proyecto: Facultad de Ingeniería Eléctrica de la Universidad Aalto (Finlandia)
- Título del proyecto: Riddle of light-induced degradation in silicon photovoltaics
- Acrónimo del proyecto: SOLARX
- web de la institución coordinadora
- Programa de financiación del 7PM (convocatoria del CEI): subvención de inicio (Starting grant) 2012
- Financiación de la CE: 850 000 euros
- Duración del proyecto: 5 años