La mayoría de los paneles solares que cubren los tejados, los campos y los desiertos del mundo hoy en día comparten el mismo ingrediente: silicio cristalino.El material, hecho de polisilicio en bruto, 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 especie de responsabilidad.Cuellos de botella en la cadena de suministrose están desacelerandonuevas instalaciones solares en todo el mundo.Principales proveedores de polisilicio en la región china de Xinjiang:acusado de utilizar el trabajo forzado de los uigures– se enfrentan a sanciones comerciales de Estados Unidos.
Afortunadamente, el silicio cristalino no es el único material que puede ayudar a aprovechar la energía del sol.En los Estados Unidos, científicos y fabricantes están trabajando para expandir la producción de tecnología solar de telururo de cadmio.El telururo de cadmio es un tipo de celda solar de “película delgada” y, como sugiere su nombre, es mucho más delgada que una celda de silicio tradicional.Hoy en día, los paneles que utilizan telururo de cadmiosuministro alrededor del 40 por cientodel mercado a escala de servicios públicos de EE. UU., y alrededor del 5 por ciento del mercado solar mundial.Y se beneficiarán de los vientos en contra que enfrenta la industria solar en general.
“Es un momento muy volátil, especialmente para la cadena de suministro de silicio cristalino en general”, dijo Kelsey Goss, analista de investigación solar del grupo de consultoría energética Wood Mackenzie."Existe un gran potencial para que los fabricantes de telururo de cadmio obtengan una mayor participación de mercado el próximo año".Especialmente, señaló, dado que el sector del telururo de cadmio ya se está expandiendo.
En junio, el fabricante solar First Solar dijo queinvertir $680 millonesen una tercera fábrica solar de telururo de cadmio en el noroeste de Ohio.Cuando la instalación esté terminada, en 2025, la compañía podrá fabricar paneles solares por valor de 6 gigavatios en el área.Eso es suficiente para alimentar aproximadamente 1 millón de hogares estadounidenses.Otra empresa solar con sede en Ohio, Toledo Solar, ingresó recientemente al mercado y está fabricando paneles de telururo de cadmio para techos residenciales.Y en junio, el Departamento de Energía de EE. UU. y su Laboratorio Nacional de Energía Renovable, o NREL,lanzó un programa de $ 20 millonespara acelerar la investigación y hacer crecer la cadena de suministro de telururo de cadmio.Uno de los objetivos del programa es ayudar a aislar el mercado solar de EE. UU. de las limitaciones de suministro global.
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 cadmio.El cadmio y el telururo son subproductos de la fundición de minerales de zinc y la refinación de cobre, respectivamente.Mientras que las obleas de silicio se conectan entre sí para hacer células, el cadmio y el telururo se aplican como una capa delgada, aproximadamente una décima parte del diámetro de un cabello humano, a un panel de vidrio, junto con otros materiales conductores de electricidad.First Solar, ahora el fabricante de película delgada más grande del mundo, ha suministrado paneles para instalaciones solares en 45 países.
La tecnología tiene ciertas ventajas sobre el silicio cristalino, dijo la científica del NREL Lorelle Mansfield.Por ejemplo, el proceso de película delgada requiere menos materiales que el enfoque basado en obleas.La tecnología de película delgada también es adecuada para su uso en paneles flexibles, como los que cubren mochilas o drones o se integran en fachadas y ventanas de edificios.Es importante destacar que los paneles de película delgada funcionan mejor en temperaturas altas, mientras que los paneles de silicio pueden sobrecalentarse y volverse menos eficientes en la generación de electricidad, dijo.
Pero el silicio cristalino tiene 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 eficiencias más altas que la tecnología de telururo de cadmio, aunque la brecha se está reduciendo. Los paneles de silicio producidos industrialmente en la actualidad pueden lograr eficiencias de18 a 22 por ciento, mientras que First Solar ha informado una eficiencia promedio del 18 por ciento para sus paneles comerciales más nuevos.
Aún así, la razón principal por la que el silicio ha dominado el mercado global es relativamente simple.“Todo se reduce al costo”, dijo Goss.“El mercado solar tiende a estar fuertemente impulsado por la tecnología más barata”.
El silicio cristalino cuesta alrededor de $0,24 a $0,25 para producir cada vatio de energía solar, que es menos que otros competidores, dijo.First Solar dijo que ya no informa el costo por vatio para producir sus paneles de telururo de cadmio, solo que los costos han "disminuido significativamente" desde 2015, cuando la compañíacostos informados de $0.46 por vatio- y continúan cayendo cada año.Hay algunas razones por las que el silicio es relativamente barato.La materia prima polisilicio, que también se usa en computadoras y teléfonos inteligentes, está más disponible y es más económica que los suministros de cadmio y telururo.A medida que se ampliaron las fábricas de paneles de silicio y componentes relacionados, los costos generales de fabricación e instalación de la tecnología se redujeron.El gobierno chino también haapoyado y subvencionadoel sector solar de silicio del país, tanto quealrededor del 80 por cientode la cadena de suministro de fabricación solar del mundo ahora pasa por China.
La caída de los costos de los paneles ha impulsado el auge solar mundial.Durante la última década, la capacidad solar total instalada en el mundo se ha multiplicado casi por diez, 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 alrededor de una séptima parte del total mundial, y la energía solar es ahorauna de las mayores fuentesde nueva capacidad eléctrica instalada en los EE. UU. cada año.
Se espera que el costo por vatio del telururo de cadmio y otras tecnologías de película delgada se reduzca de manera similar a medida que se expande la fabricación.(Primero solar diceque cuando abra sus nuevas instalaciones en Ohio, la compañía ofrecerá el costo por vatio más bajo en todo el mercado solar).
Mark Widmar, CEO de First Solar, dijo que la expansión planificada de $680 millones de la compañía es parte de un esfuerzo mayor para construir una cadena de suministro autosuficiente y "desacoplar" la industria solar estadounidense de China.Aunque los paneles de telururo de cadmio no usan polisilicio, First Solar ha sentido otros desafíos que enfrenta la industria, como los retrasos inducidos por la pandemia en la industria del transporte marítimo.En abril, First Solar les dijo a los 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 EE. UU. permitirá a la compañía usar carreteras y ferrocarriles para enviar sus paneles, no barcos de carga, dijo Widmar.Y el programa de reciclaje existente de la compañía para sus paneles solares le permite reutilizar los materiales muchas veces, lo que reduce aún más su dependencia de las cadenas de suministro y las materias primas extranjeras.
Mientras First Solar produce paneles, los científicos tanto de la empresa como del NREL continúan probando y mejorando la tecnología de telururo de cadmio.En 2019, los sociosdesarrollado un nuevo enfoqueeso implica "dopar" los materiales de película delgada con cobre y cloro para lograr eficiencias aún mayores.A principios de este mes, NRELanunció los resultadosde una prueba de campo de 25 años en sus instalaciones al aire libre en Golden, Colorado.Una matriz de 12 paneles de telururo de cadmio estaba funcionando al 88 por ciento de su eficiencia original, un resultado sólido para un panel que ha estado en el exterior durante más de dos décadas.La degradación "está en línea con lo que hacen los sistemas de silicio", según el comunicado de NREL.
Mansfield, el científico de NREL, dijo que el objetivo no es reemplazar el silicio cristalino con telururo de cadmio o establecer una tecnología como superior a la otra.“Creo que hay un lugar para todos ellos en el mercado, y cada uno tiene sus aplicaciones”, dijo.“Queremos que toda la energía se destine a fuentes renovables, por lo que realmente necesitamos todos estos diferentes tipos de tecnología para enfrentar ese desafío”.
Hora de publicación: 17-sep-2021