La energía fotovoltaica integrada en edificios (BIPV) y la energía fotovoltaica integrada en productos (PIPV) son soluciones indispensables para la eficiencia energética, pero los materiales disponibles en el mercado suelen depender de elementos que son escasos, caros o plantean problemas de toxicidad, lo que plantea desafíos. Existe la necesidad de avances en las tecnologías de películas y, para abordarlo, surgió el proyecto Custom-Art. Tras cuatro años de trabajo, ha concluido con la producción y demostración en condiciones reales de funcionamiento (en España y Austria) de los primeros prototipos de productos integrados fotovoltaicos (PV), consiguiendo un avance relevante en las tecnologías de kesterita desde el nivel de madurez tecnológica (TRL) 4-5 a TRL 7.
Liderado por el Departamento de Materiales y Sistemas de Energía Solar del Instituto de Investigación de Energía de Cataluña (IREC), el consorcio de Custom-Art lo componen 17 socios (IMEC, EMPA, Oldenberg University, HZB, Oxford Brookes University, ENEA, IPC, Uppsala University, Crystalsol, IMRA Europe, Ayesa, Eco Recycling, Sunplugged, Rescoll y KWS) y tres terceros, incluidos actores mundiales involucrados en el desarrollo de tecnologías de kesterita.
Prototipos de productos integrados fotovoltaicos
Ante la necesidad de avances en las tecnologías de película delgada que no solo sean económicamente viables y ambientalmente sostenibles, sino que también ofrezcan funcionalidades estéticas, como flexibilidad y transparencia personalizable, el proyecto Custom-Art se propuso desarrollar soluciones BIPV y PIPV de próxima generación basadas en materiales de película delgada abundantes en la tierra, como las kesteritas.
A lo largo del proyecto, se avanzó con las tecnologías de kesterita desde el nivel de desarrollo 4-5 hasta el nivel de desarrollo 7, culminando con el diseño y la producción de los primeros demostradores de productos con integración fotovoltaica que se monitorearon en condiciones operativas del mundo real. Esto requirió un trabajo significativo en el desarrollo y la optimización de tecnologías basadas en kesterita, con un enfoque minucioso y detallado en la optimización a nivel de material y de celda para superar los desafíos que actualmente limitan la eficiencia del dispositivo y la escalabilidad del proceso.
Al incorporar Li a través de LiClO 4 en material de kesterita aleado con Ag, Custom-Art logró una eficiencia récord del dispositivo del 14,1% en celdas de kesterita. Además, se logró la transferencia exitosa de procesos a sustratos de acero flexibles, logrando eficiencias del dispositivo similares a las de los sustratos de vidrio, junto con el desarrollo de módulos microcristalinos y monograno de película delgada con eficiencias mejoradas. Esto permitió el diseño y la producción de los primeros prototipos de productos BIPV y PIPV que se monitorearon en condiciones operativas del mundo real en dos sitios de prueba diferentes ubicados en Sevilla (España) e Innsbruck (Austria).
El análisis de los datos recopilados demuestra la viabilidad de los demostradores BIPV y PIPV, con una generación de electricidad estimada que se alinea con las aplicaciones del producto propuestas.