Análisis de la influencia en la resistencia mecánica de los procesos de manipulación de obleas de silicio en la industria fotovoltaica

Abstract

Actualmente, la conjunción de la inestabilidad de los mercados de combustibles fósiles y la necesidad de proteger el medioambiente y reducir las emisiones de efecto invernadero requieren una revisión de la estrategia energética a seguir. En este contexto las energías renovables tienen los activos esenciales para convertirse en las fuentes principales. De hecho, el escenario 450 de la Agencia Internacional de la Energía, que permitiría mantener la elevación de la temperatura del globo terráqueo por debajo de los dos grados, estipula que, en 2040, las energías renovables deberían abastecer el 58% de las necesidades eléctricas y el 22% de la producción de calor y frío. En concreto, la energía solar fotovoltaica ejerce un papel fundamental ya que su potencial es el mayor de todas las fuentes limpias. Es una energía no contaminante, inagotable, adaptable y permite el autoabastecimiento de puntos aislados de la red eléctrica. El mayor inconveniente de esta tecnología es que tradicionalmente se ha caracterizado por su alto precio. Aproximadamente el 50% corresponde a la materia prima, el silicio. Este material es abundante en la naturaleza, pero los procesos de purificación son muy caros (el silicio de grado solar requiere un 99,99999% de pureza para una correcta eficiencia). No obstante, muchas investigaciones se centran en reducir el precio de los paneles, consiguiendo convertir la energía solar fotovoltaica en una energía altamente competitiva. Una de las líneas de trabajo consiste en reducir los espesores de las obleas. Con el adelgazamiento progresivo de las mismas, se ahorra en coste de material, pero se hace fundamental poner especial cuidado en los métodos de manipulación para disminuir su rotura. Existen estudios que así lo demuestran y que analizan los factores de influencia en el deterioro producido a la célula. Destaca uno elaborado por varias universidades alemanas, en el que experimentalmente hacían una medida indirecta del daño hecho a las obleas de silicio por distintos sistemas de agarre. En esta misma línea se realiza el presente Trabajo de Fin de Grado, cuyo objetivo es analizar numéricamente distintos sistemas de manipulación con la finalidad de identificar cual produce menos roturas. En otras palabras, se calculará la probabilidad de fallo en las mismas condiciones de las obleas sometidas a estos utillajes.