La mayoría de los paneles solares que cubren hoy los tejados, campos y desiertos del mundo comparten el mismo ingrediente: silicio cristalino. Este material, hecho de polisilicio crudo, se moldea en obleas y se conecta a células solares, dispositivos que convierten la luz solar en electricidad. Recientemente, la dependencia de la industria de esta singular tecnología se ha convertido en una carga. Cuellos de botella en la cadena de suministro.están disminuyendo la velocidadNuevas instalaciones solares en todo el mundo. Principales proveedores de polisilicio en la región china de Xinjiang.acusado de utilizar mano de obra forzada de uigures— se enfrentan a sanciones comerciales de Estados Unidos.
Afortunadamente, el silicio cristalino no es el único material que puede aprovechar la energía solar. En Estados Unidos, científicos y fabricantes trabajan para ampliar la producción de tecnología solar de telururo de cadmio. El telururo de cadmio es un tipo de célula solar de "película delgada" y, como su nombre indica, es mucho más delgada que una célula de silicio tradicional. Hoy en día, los paneles que utilizan telururo de cadmio...abastecer alrededor del 40 por cientodel mercado estadounidense a gran escala y aproximadamente el 5 % del mercado solar mundial. Y se beneficiarán de los obstáculos que enfrenta la industria solar en general.
“Vivimos en un momento muy volátil, especialmente para la cadena de suministro de silicio cristalino en general”, afirmó Kelsey Goss, analista de investigación solar de la consultora energética Wood Mackenzie. “Existe un gran potencial para que los fabricantes de telururo de cadmio conquisten una mayor cuota de mercado el próximo año”. Sobre todo, señaló, dado que el sector del telururo de cadmio ya está en expansión.
En junio, el fabricante de energía solar First Solar dijo que...invertir 680 millones de dólaresen una tercera fábrica solar de telururo de cadmio en el noroeste de Ohio. Cuando la instalación esté terminada, en 2025, la empresa podrá fabricar paneles solares equivalentes a 6 gigavatios en la zona. Esto es suficiente para abastecer a aproximadamente un millón de hogares estadounidenses. Otra empresa solar con sede en Ohio, Toledo Solar, entró recientemente en el mercado y fabrica paneles de telururo de cadmio para tejados residenciales. Y en junio, el Departamento de Energía de EE. UU. y su Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL),lanzó un programa de 20 millones de dólaresAcelerar la investigación y expandir la cadena de suministro de telururo de cadmio. Uno de los objetivos del programa es ayudar a aislar el mercado solar estadounidense de las limitaciones de suministro globales.
Los investigadores de NREL y First Solar, anteriormente llamada Solar Cell Inc., han trabajado juntos desde principios de la década de 1990 para desarrollartecnología de telururo de cadmioEl cadmio y el telururo son subproductos de la fundición de minerales de zinc y del refinado del cobre, respectivamente. Mientras que las obleas de silicio se conectan entre sí para formar células, el cadmio y el telururo se aplican como una capa fina (de aproximadamente una décima parte del diámetro de un cabello humano) a un panel de vidrio, junto con otros materiales conductores de electricidad. First Solar, actualmente el mayor fabricante de película fina del mundo, ha suministrado paneles para instalaciones solares en 45 países.
La tecnología presenta ciertas ventajas sobre el silicio cristalino, afirmó Lorelle Mansfield, científica del NREL. Por ejemplo, el proceso de película delgada requiere menos materiales que el método basado en obleas. La tecnología de película delgada también es ideal para su uso en paneles flexibles, como los que cubren mochilas o drones, o los que se integran en fachadas y ventanas de edificios. Cabe destacar que los paneles de película delgada ofrecen un mejor rendimiento a altas temperaturas, mientras que los paneles de silicio pueden sobrecalentarse y perder eficiencia en la generación de electricidad, añadió.
Pero el silicio cristalino tiene la ventaja en otras áreas, como su eficiencia promedio, es decir, el porcentaje de luz solar que los paneles absorben y convierten en electricidad. Históricamente, los paneles de silicio han tenido mayor eficiencia que la tecnología de telururo de cadmio, aunque la diferencia se está reduciendo. Los paneles de silicio producidos industrialmente hoy en día pueden alcanzar eficiencias de...del 18 al 22 por ciento, mientras que First Solar ha informado de una eficiencia promedio del 18 por ciento para sus paneles comerciales más nuevos.
Aun así, la principal razón por la que el silicio ha dominado el mercado global es relativamente simple. «Todo se reduce al coste», afirmó Goss. «El mercado solar tiende a estar fuertemente impulsado por la tecnología más barata».
La producción de silicio cristalino cuesta entre 0,24 y 0,25 dólares por vatio de energía solar, lo cual es menor que el de otros competidores, afirmó. First Solar indicó que ya no informa el costo por vatio de producción de sus paneles de telururo de cadmio, solo que los costos han "disminuido significativamente" desde 2015, cuando la empresa...costos reportados de $0,46 por vatio— y siguen bajando cada año. Hay varias razones que explican el bajo precio del silicio. El polisilicio, materia prima que también se utiliza en ordenadores y teléfonos inteligentes, es más accesible y económico que el cadmio y el telururo. A medida que las fábricas de paneles de silicio y componentes relacionados han aumentado su escala, los costes generales de fabricación e instalación de la tecnología han disminuido. El gobierno chino también ha...apoyados y subvencionadosel sector solar de silicio del país, tanto quealrededor del 80 por cientoDe la cadena de suministro de fabricación de energía solar del mundo ahora pasa por China.
La caída de los precios de los paneles ha impulsado el auge global de la energía solar. Durante la última década, la capacidad solar total instalada en el mundo se ha multiplicado por casi diez, pasando de unos 74.000 megavatios en 2011 a casi 714.000 megavatios en 2020.de acuerdo aLa Agencia Internacional de Energías Renovables. Estados Unidos representa aproximadamente una séptima parte del total mundial, y la energía solar ahora...una de las fuentes más grandesde nueva capacidad eléctrica instalada en los EE.UU. cada año.
De manera similar, se espera que el costo por vatio del telururo de cadmio y otras tecnologías de película delgada se reduzca a medida que se expanda la fabricación.First Solar dice(que cuando se inaugure su nueva planta en Ohio, la empresa ofrecerá el menor costo por vatio de todo el mercado solar). Pero el costo no es la única métrica que importa, como lo dejan claro los problemas actuales de la cadena de suministro de la industria y las preocupaciones laborales.
Mark Widmar, director ejecutivo de First Solar, afirmó que la expansión planificada de la compañía, de 680 millones de dólares, forma parte de un esfuerzo mayor para construir una cadena de suministro autosuficiente y desvincular la industria solar estadounidense de China. Si bien los paneles de telururo de cadmio no utilizan polisilicio, First Solar ha experimentado otros desafíos para la industria, como los retrasos provocados por la pandemia en el transporte marítimo. En abril, First Solar informó a sus inversores que la congestión en los puertos estadounidenses estaba retrasando los envíos de paneles desde sus instalaciones en Asia. El aumento de la producción en Estados Unidos permitirá a la compañía utilizar carreteras y ferrocarriles para el envío de sus paneles, en lugar de buques de carga, afirmó Widmar. Además, el programa de reciclaje actual de la compañía para sus paneles solares le permite reutilizar los materiales muchas veces, lo que reduce aún más su dependencia de cadenas de suministro y materias primas extranjeras.
Mientras First Solar produce paneles en masa, los científicos de la empresa y del NREL continúan probando y mejorando la tecnología de telururo de cadmio. En 2019, los socios...desarrolló un nuevo enfoqueEsto implica dopar los materiales de película delgada con cobre y cloro para lograr eficiencias aún mayores. A principios de este mes, el NREL...anunció los resultadosResultados de una prueba de campo de 25 años en sus instalaciones al aire libre en Golden, Colorado. Un conjunto de 12 paneles de telururo de cadmio operaba al 88 % de su eficiencia original, un resultado excelente para un panel que ha permanecido a la intemperie durante más de dos décadas. La degradación "es similar a la de los sistemas de silicio", según el comunicado del NREL.
Mansfield, científica del NREL, afirmó que el objetivo no es reemplazar el silicio cristalino con telururo de cadmio ni establecer una tecnología superior a la otra. "Creo que todas tienen cabida en el mercado, y cada una tiene sus propias aplicaciones", afirmó. "Queremos que toda la energía provenga de fuentes renovables, por lo que necesitamos todos estos tipos de tecnología para afrontar ese reto".
Hora de publicación: 17 de septiembre de 2021