El reconocido instituto alemán de investigaciones dio a conocer el prototipo en la localidad bávara de Friburgo. El nuevo panel solar permitió alcanzar eficiencias récord del 36% en condiciones de control y el 31% en ensayos al aire libre. El avance, publicado en IEEE Journal of Photovoltaics y destacado por IEEE Spectrum, representa un salto tecnológico frente a los paneles convencionales, que rara vez superan el 24%.
Este diseño micro-CPV permite una reducción significativa de los costos al achicar la cantidad de materiales semiconductores requeridos en 1.300 veces y las áreas de los módulos en un 30 por ciento, según destaca el Fraunhofer ISE.
El gran desarrollo se debe a una innovación que radica en un sistema de concentración de luz solar directa sobre chipsfotovoltaicos de tamaño submilimétrico, mediante la incorporación de una matriz de lentes de silicona sobre vidrio. Estos chips, de cinco uniones, capturan distintas longitudes de onda, maximizando la captación de energía. En palabras sencillas, una captación mucho mayor de irradiación solar en una superficie mucho menor.
El prototipo probado tiene unos 200 centímetros cuadrados distribuidos en una matriz de 60 celdas, aunque ya se han desarrollado versiones de tamaño estándar para uso industrial. El resultado: un 50% más de energía producida respecto a un panel tradicional.
Producción más simple y barata
El objetivo central del proyecto es aumentar la eficiencia y reducir costos. Para ello, el equipo utilizó sustratos de vidrio en las placas de circuito impreso y recurrió a técnicas de montaje rápido propias de la industria de pantallas. Los chips, ligeramente más grandes que en otros diseños, facilitan el ensamblaje y evitan alineaciones de alta precisión, simplificando la fabricación.
El diseño también resuelve problemas recurrentes en desarrollos previos: no necesita refrigeración activa y mantiene su rendimiento gracias a la disipación pasiva de calor, sin degradación ni decoloración tras un año de exposición.
Uno de los datos más llamativos es la reducción en el uso de materiales semiconductores: el micro-CPV (concentrador fotovoltaico) requiere menos de una milésima parte de lo que usan los paneles solares convencionales, lo que implica menos extracción de recursos y una huella ambiental más baja a lo largo de todo el ciclo de vida del producto.
Pruebas y rendimiento con menor impacto ambiental
En las evaluaciones de campo, el prototipo se instaló sobre un sistema de seguimiento solar de doble eje, lo que permitió mantener la luz concentrada de forma constante sobre los chips fotovoltaicos. A diferencia de desarrollos anteriores, que dependían de refrigeración activa y mostraban signos de desgaste o decoloración con el tiempo, este diseño gestionó la temperatura de manera pasiva gracias al sustrato de vidrio, sin registrar pérdidas de eficiencia ni daños tras un año completo de operación al aire libre.
De acuerdo con los resultados publicados en el IEEE Journal of Photovoltaics y difundidos por IEEE Spectrum, el panel logró una eficiencia del 36% bajo las condiciones de prueba estándar para concentradores, y sostuvo rendimientos medios que oscilaron entre el 31,4% y el 33,6% en entornos reales.
Uno de los puntos más relevantes es la significativa disminución en el consumo de materiales semiconductores de alto costo: el nuevo diseño requiere menos de una milésima parte de la cantidad utilizada por los paneles solares convencionales, lo que supone un ahorro considerable en recursos y un menor impacto ambiental.
Para escalar la tecnología, Fraunhofer ISE promovió la creación de Clearsun Energy, una startup que buscará producir el panel a gran escala y explorar sus aplicaciones en proyectos solares a nivel global. El desafío será combinar su alta eficiencia con un modelo económico viable que permita competir en un mercado cada vez más dominado por la reducción de costos.
