Un proceso mejorado para construir células solares podría permitir a los fabricantes reducir la cantidad de silicio que se necesita a la mitad. Puesto que el silicio se lleva aproximadamente tres cuartas partes del precio de las células solares, esto podía hacer que el coste de la energía solar bajase significativamente. Esta técnica puede reducir la cantidad de otros materiales utilizados para mejorar el rendimiento de las células solares.

Este proceso utiliza las impresiones de inyección de tinta para crear conexiones eléctricas dentro de una célula solar, lo que viene a reemplazar al actual sistema de serigrafía. Puesto que el método de inyección de tinta es más preciso, es capaz de utilizar menos material para las conexiones. También, y puesto que las cabezas de impresión no entran en contacto con el silicio, este método puede funcionar con obleas de silicio más finas. Este proceso utiliza una impresora de inyección de tinta construida por iTi Solar, con sede en Boulder, Colorado, que originalmente fue diseñado para imprimir dispositivos electrónicos tales como los contactos de las pantallas táctiles.

El Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL, en inglés), con sede en Golden, Colorado, que ayudó a dirigir el diseño del dispositivo, acaba de empezar a producir prototipos de células solares utilizando esta tecnología. Puesto que las impresoras de inyección de tinta se pueden incorporar a las cadenas de fabricación de las células solares actuales, todo esto podrían empezar a usarse en el proceso de producción de aquí a un año, según estimaciones de Maikel van Hest, científico del NREL.

Una de las primeras aplicaciones podría ser en la manufactura de células solares de silicio, el tipo de célula solar más común hoy día. El silicio absorbe la luz y la convierte en electrones, y después una serie de líneas de plata impresas sobre el silicio recogen estos electrones, lo que crea una corriente eléctrica. En los procesos de manufactura convencionales, estas líneas de plata se imprimen utilizando procesos de serigrafía. La tinta de plata que se usa en el nuevo proceso es mucho más conductora que la pasta de plata que se usa en la serigrafía, y además la impresión por inyección de tinta es mucho más precisa. Como resultado, se pueden acabar imprimiendo un tipo de líneas más finas—de 35 a 40 micrómetros de ancho, comparados con los 100 a 125 micrómetros de ancho de la serigrafía, afirma van Hest. Al usar menos plata, se ahorra dinero. También ayuda a que mejore el rendimiento de las células solares puesto que las líneas más finas emiten menos sombra sobre el material activo.

La mayor ventaja, afirma van Hest, es que la inyección de tinta, a diferencia de la serigrafía, no requiere que se le aplique presión a la oblea de silicio. Esto hace posible que se puedan usar obleas mucho más finas, afirma. En las células solares convencionales, las obleas tienen aproximadamente 200 micrómetros de grosor. “Si creas algo más fino que eso, la mayoría se te acabará rompiendo” durante la fabricación, afirma van Hest. “Si optas por un método de no contacto, no te tienes que preocupar de algo así. Puedes usar células tan finas como de cientos de micrómetros, o incluso más delgadas. Esto significa que te ahorras un 50 por ciento del coste del silicio.” El NREL decidió usar las impresora sde iTi Solar, en vez de las impresoras de otros fabricantes, por dos razones principalmente. La primera tiene que ver con la precisión del sistema: las impresoras aplican la tinta con una precisión de un micrómetro, a diferencia de los 10 a 15 micrómetros de los otros sistemas, afirma van Hest. También es fácil adaptarse a trabajar con tintas distintas y diferentes técnicas de células solares. El sistema podría, por ejemplo, utilizarse para fabricar células solares de película fina hechas de semiconductores tales como el cobre indio galio (di)selenio (CIGS), mediante el empleo de la tintas que ha desarrollado el NREL.

La impresión por inyección de tinta ya se había tenido en cuenta con anterioridad para la fabricación de células solares. “Al principio la gente no paraba de hablar de ello,” afirma Bruce Morgan, director de iTi Solar. “Más tarde, cuando los resultados prácticos salieron a la luz, la gente se desanimó.” Afirma que el problema es que las cabezas de impresión no tenían resolución suficiente, o que las compañías no entendían las distorsiones en los materiales sobre los que se estaba realizando la impresión. Los resultados iniciales del sistema de iTi Solar sugieren que estos problemas han sido resueltos. “Hemos visto lo que es capaz de hacer, y por ahora, es bastante impresionante,” señala van Hest.

El sistema del NREL está diseñado para producir prototipos de células únicamente. Van Hest afirma que este tipo de tecnología se puede hacer más grande fácilmente, como por ejemplo incrementando el número de cabezas de impresión, para poder fabricar varias células al mismo tiempo para la producción comercial.