El Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energía Solar (ISE) en Alemania ha logrado depositar pistas conductoras galvánicamente reforzadas en células de energía láser, las cuales se utilizan para la transmisión de energía inalámbrica. La metalización galvánica de células solares es óptima para un flujo de corriente eficiente con altos rendimientos eléctricos.
Para conseguir este hallazgo, los investigadores aplicaron una solución química a una máscara de laca, produciendo dedos de contacto con una altura de 15 micrómetros, aproximadamente cinco veces la altura de los dedos convencionales. Esto significa que se pueden disipar corrientes más altas casi sin pérdidas.
Las células solares suelen generar una corriente elevada a un voltaje comparativamente bajo. Por lo tanto, para una alta eficiencia es especialmente importante la disipación sin pérdidas de la corriente generada por la luz incidente. Esto se aplica especialmente a las células solares que están muy iluminadas porque la corriente aumenta proporcionalmente con la intensidad de la irradiación, pero las pérdidas de resistencia aumentan con el cuadrado de la corriente.
Esto se aplica, por un lado, a las células solares III-V con incidencia de luz concentrada y, por otro lado, a las llamadas células de energía láser, que se utilizan para la transmisión inalámbrica de energía. En tales aplicaciones de energía por luz, se utiliza luz láser de alta intensidad para transmitir energía y convertirla nuevamente en energía eléctrica en el receptor mediante células fotovoltaicas.
Incluso cuando se irradian con una potencia láser de 62,6 vatios, las células solo muestran pérdidas de resistencia moderadas debido al transporte de corriente en la metalización. Con una eficiencia de la célula bajo luz láser del 57% al 61%, dependiendo de la irradiación, el equipo de investigación pudo alcanzar una potencia eléctrica de más de 35 vatios en un área de solo 1 centímetro cuadrado.
Proceso eficiente y sostenible
Según los investigadores, en el futuro también es posible lograr un rendimiento significativamente mayor con esta tecnología. Con un diseño adaptado con una estructura de celdas apiladas, también se pueden lograr transferencias de energía de cientos de vatios. Esto permitirá desarrollar en el futuro aplicaciones adicionales con mayores requisitos de potencia para la transmisión de energía óptica.
La galvanoplastia de las células de potencia del láser se realiza sin dificultad y muy rápidamente una vez que se ha desarrollado un diseño adecuado. El proceso permite obtener capas compactas de metales altamente conductores, como el cobre o la plata, con tasas de crecimiento muy altas, del orden de varios micrómetros por minuto. Se pueden producir fácilmente espesores de capa de 50 micrómetros y más. Al mismo tiempo, el proceso se realiza a baja temperatura, lo que reduce los costes del proceso. Al tratarse de una tecnología de fabricación aditiva, a diferencia de otros procesos de metalización, sólo se necesita tanto metal como se deposita, optimizando así el uso necesario de los recursos.