La impresión 3D de paneles fotovoltaicos, una alternativa sostenible y económica que está más cerca que nunca

La impresión 3D es una tecnología con un potencial casi sin límites. Son muchos los procesos que se beneficiarán de esta, incluyendo las energías renovables, y entre estas, la fotovoltaica. Un sector que no sólo logrará el beneficio de la producción a medida, sino también la reducción del impacto ambiental y los costes de fabricación.

Un sector, el de la fotovoltaica, que está creciendo por encima del resto de renovables, acumulando en 2020 el 90% del incremento de instalaciones de energías limpias en todo el año. Algo que se extenderá al mercado que moverá este sector que pasará de los 86.000 millones en 2015, a los 422.000 millones de dólares en 2022.

Pero aunque nadie duda del enorme potencial de la fotovoltaica para reducir la dependencia de las fuentes no renovables, también es cierto que tiene retos por delante a superar en el aspectos como el coste de la tecnología, el espacio necesario para su instalación, y el poco conocido impacto ambiental de la fabricación de los paneles fotovoltaicos. De hecho, se necesitan 130 litros de petróleo para producir un solo panel solar de silicio y el organismo IRENA estima que 78 millones de toneladas métricas de desechos tóxicos de paneles solares terminarán en los vertederos para 2050.

Impresión 3D para los paneles fotovoltaicos

A pesar de que se investiga desde hace más de 10 años, la impresión 3D de paneles fotovoltaicos está logrando grandes avances en los últimos meses gracias a la fuerte inversión que está entrando en el sector, y la concienciación de la necesidad de la búsqueda de alternativas no sólo en producción, sino también en formato y eficiencia.

Un ejemplo nos llega desde el laboratorio de Chemistry of Thin Film Materials (CTFM) de la Universidad de Erlangen en Alemania, que ha confirmado la inversión del Consejo Europeo de Investigación (ERC) para crear prototipos de energía solar usando su tecnología de fabricación de capa atómica. El laboratorio espera comenzar la producción de las primeras celdas solares comerciales en uno o dos años.

Otra compañía muy prometedora es norteamericana T3DP. Con sede en California ha estado desarrollando desde 2019 una técnica patentada de impresión 3D volumétrica para construir paneles solares basados ​​en perovskita.

Inspirándose en la estructura de los ojos de los insectos, T3DP ha diseñado una nueva celda fotovoltaica capaz de captar tres veces más energía con la mitad del coste de las celdas convencionales basadas en silicio. El proceso también permite que las microceldas solares se fabriquen casi sin emisiones al reutilizar el vidrio de los paneles solares desechados.

Según sus diseñadores «La impresión 3D volumétrica tiene el potencial de revolucionar la industria solar al aumentar la potencia de salida de dos a tres veces la de los paneles planos de silicio. Un panel solar plano típico produce 200 vatios por metro cuadrado, mientras que nuestros diseños pueden alcanzar los 400-600 vatios en la misma área”.

A los puntos a favor la impresión 3D volumétrica añade el ser capaz de superar el bajo rendimiento, las restricciones geométricas, los defectos estructurales y los problemas de escala asociados con la fabricación en un solo paso, en lugar de capa por capa.

También indican que este proceso libre de silicio puede ser una alternativa a la dependencia de la producción de China. El precio del silicio subió un 300% en apenas dos meses entre septiembre y octubre del pasado año. Algo que convierte esta alternativa en un elemento estratégico de futuro.

En cuanto a los plazos, desde T3DP indican que todavía están trabajando en la aplicación industrial de la impresión 3D. Pero indican que el proceso ha logrado un importante nivel de madurez que le permitirá estar disponible para su producción en masa en dos o tres años.

Y no sólo paneles. Desde la compañía Villara Energy Systems han indicado que esta técnica podrá ser aplicada a otros sectores, como el de las baterías de respaldo. Algo que facilitará el producir acumuladores que servirán de complemento perfecto a los propio paneles, para almacenar los excedentes, y que podrá usar la misma técnica de impresión 3D volumétrica que dará como resultado baterías más baratas, sostenibles y duraderas.