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El centro tecnológico gallego Aimen, con sede en O Porriño, ha desarrollado una técnica de reparación de células solares –los dispositivos electrónicos que convierten la luz del sol en electricidad– mediante tecnología láser e inspección automática. La técnica se ha experimentado en el marco del proyecto de I+D+i Reptile (Repairing of Photovoltaic Wafers and Solar Cells by Laser Enabled Silicon Processing), una iniciativa internacional que ha recibido el apoyo del Séptimo Programa Marco de I+D de la Unión Europea, y en la que Aimen ha trabajado junto al centro de investigación alemán ISC Konstanz y las empresas Solartec (Chequia), Ingesea (España) y Enopsys (Grecia).
El resultado del proyecto ha sido un sistema prototipo capaz de seleccionar, cortar y aislar áreas óptimas dentro de células solares defectuosas o rotas. Para ello, se procede al cálculo por ordenador de la geometría de máxima eficiencia y mínimo material desechado, lo que permite obtener nuevos productos de alto valor añadido. El complejo proceso de fabricación de la industria fotovoltaica provoca que una gran cantidad de células -entre el 5 y el 8%- sean defectuosas o no alcancen una alta eficiencia, sin que hasta la fecha existiera ningún sistema que permita la reutilización de estas piezas. Gracias a este proyecto, se ha desarrollado un sistema láser integrado, denominado Cell-Doctor, que hace posible la manipulación, el diagnóstico, la reparación y la clasificación de células solares mediante un único láser pulsado, lo que minimiza el residuo que genera esta industria, cuya gestión resulta muy complicada y costosa para las empresas.
El sistema Cell-Doctor evita los cortocircuitos y la pérdida de eficiencia de la célula solar
El nuevo dispositivo hace posible el aislamiento eléctrico de las áreas defectuosas respecto de las de funcionamiento óptico dentro de una misma célula solar, lo que evita cortocircuitos y la consiguiente pérdida de eficiencia, que pone en riesgo la utilidad de la célula solar e, incluso, del módulo en el que está conectada. Para ello se han empleado láseres de vandato, que permiten eliminar defectos en una célula típica en un segundo.
Cell-Doctor es también capaz de ejecutar cortes láser multipasada , según explican los responsables del prototipo, para separar grandes áreas con errores, transformando la célula solar en otra de menor tamaño activa en su totalidad. Este tipo de procedimiento es relativamente lento, pero muy respetuoso con el material y evita introducir nuevos defectos, como cortocircuitos. Asimismo, se diseñó un sistema de clasificación automática del resultado del proceso, en función del área activa, geometría o eficiencia de las células o fragmentos recuperados.
El centro gallego adelanta que estos avances han sido probados en entornos reales con la fabricación de novedosos paneles ultraligeros para su integración en vehículos, que fueron testados en la SunTrip 2013, la mayor competición europea de bicicletas solares. Asimismo, se han empleado un total de 32 módulos solares de pequeño tamaño, con células óptimas y células reparadas, para construir un demostrador consistente en una marquesina solar, cuyo objetivo es la recarga de coches eléctricos.
El centro tecnológico Aimen, con sede en O Porriño, creará un prototipo a escala industrial
La encargada de materializar el sistema Cell-Doctor ha sido la firma Ingeniería y Soluciones en Energías Alternativas (Ingesea), dedicada a la automatización de procesos industriales, a la fabricación de equipos personalizados y servicios de asesoramiento y homologación. El siguiente paso será la creación de un prototipo a escala industrial que pueda servir para que futuros clientes puedan probarlo, ver los resultados y valorar la incorporación de dicho dispositivo en sus líneas productivas. Los clientes objetivo a los que está orientado este producto son fabricantes de células o módulos fotovoltaicos con una producción por encima de los 20 MW al año, ya que son las que suelen estar más automatizadas y procesan más cantidad de células.
Aimen, con más de 45 años de experiencia en la I+D+i para la mejora de la competitividad del tejido industrial, es un centro de investigación referente en España y Europa, tanto en el campo de las tecnologías de unión y láser, como en la investigación de múltiples materiales y procesos industriales aplicados a todo tipo de sectores, tales como automoción, aeronáutica, naval, construcción, químico y petroquímico, entre otros.
El Centro de Aplicaciones Láser de Aimen, que está especializado en el procesado de materiales con tecnología láser, trabaja para la industria realizando proyectos de investigación y presta servicios de prototipo, consultoría tecnológica y formación. Según sus responsables, desde 2004 es el mayor de España en su categoría tanto por personal investigador como por inversión.
