Técnica ajudaria a reduzir o custo da fabricação de painéis solares em mais de 60% ao eliminar resíduos em 50 a 100 vezes
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A companhia, Rayton Solar, lançou uma campanha de equity crowdfunding no mês passado, que conseguiu levantar mais de US$ 844 mil. Além disso, levantou, de forma geral, US$ 2,4 milhões de uma meta de US$ 50 milhões.
Bill Nye, o apresentador da série televisiva “Bill Nye, The Science Guy”, visitou a sede da Rayton, em Santa Mônica, Califórnia e concordou em também apoiar a startup. Ele participou de um vídeo em que explica o processo por trás do acelerador de partícula para fabricar as bolachas de silício (assista abaixo).
A Rayton Solar foi fundada em 2012 quando Andrew Yakub, então designer de engenharia do Particle Beam Physics Laboratory na Universidade da Califórnia (UCLA), viu a necessidade para um método mais econômico para produzir bolachas de silício, a base para painéis solares.
Além de trabalhar na UCLA, em Los Angeles, Yakub estava à frente de uma companhia de instalação solar que, na época, se baseava em um programa de subsídio federal que fazia a instalação solar a um custo efetivo. Com o programa de concessão prestes a expirar, Yakub queria inventar uma célula solar mais barata e mais eficiente.
A matéria-prima da maioria das células solares convencionais hoje é o silício cristalino. Enquanto o silício é o segundo elemento mais abundante na Terra, ele precisa, primeiro, ser refinado no forno a temperaturas tão altas como 1.800 graus Celsius e sofre outros processos químicos caros antes de atingir a pureza solar de 99,999%, o que lhe permite coletar luz que pode ser transformada em eletricidade.
Uma vez que se encontra em forma cristalina, fabricantes usam serras de diamante para fatiar lingotes do cristal de silício a ser usado nas células solares, que formarão os painéis solares. O processo de serragem, entretanto, consegue transformar até metade do material em pó e as bolachas de silício produzidas são até de 200 microns de espessura.
Yakub ainda diz que patenteou um método para fatiar os lingotes de silício usando um acelerador de partícula próton , que produz uma bolacha de apenas três mícrons de espessura e sem desperdício de material.
Segundo o empreendedor, o acelerador de partícula próton custa cerca de US$ 2 milhões. Mas mesmo com o investimento, fabricantes disseram que conseguiriam obter uma redução de 60% nos custos de fabricação das bolachas de silício.
Um acelerador de partícula, disse Yakub, consegue produzir bolachas de silício o suficiente para fabricar seis megawatts de células solares por anos, que é suficiente para equipar mil casas com painéis solares.
Atualmente, células de silício finas como um papel filme já são usadas para fabricar um pequeno número de painéis solares. O processo de fabricação - chamado de deposição de vapor - pode ser mais lento e mais caro do que a produção tradicional de silício cristalino.
"Isso emprega o uso de um substrato cristalino onde o silício novo cresce lentamente na parte superior a 30-50 microns. Este método é lento e intensivo em termos de energia, mas igualmente requer o uso de silício com 30-50 mícrons de espessura", explica Yakub. "Em Rayton, usamos uma técnica bem conhecida para cultivar uma grande bolha cristalina única (o lingote) e, em seguida, esfoliar uma fina camada de 3 mícrons de silício fora dela. Nós usamos uma técnica "de cima para baixo" enquanto o método de deposição de vapor é uma técnica "de baixo para cima".
Uma vez que o crescimento de um único lingote de cristal já é usado em escala industrial e produzido mundialmente, a Rayton Solar não experimenta as mesmas complicações do método de crescimento usado na produção de células solares finas.
Uma questão que surge sobre o corte de silício para apenas 3 mícrons de espessura é que sua eficiência, ou capacidade de coletar fótons de luz, fica muito reduzida. Como a tecnologia de corte é tão eficiente, no entanto, pode ser usado silício de grau eletrônico ou de flutuação, que tem uma eficiência muito maior em comparação com o silício padrão usado para células solares.
"O silício da zona de flutuação é 10 vezes mais caro como matéria-prima, mas usamos 100 vezes menos, então, torna-se mais econômico", explica Yakub. "Assim, o processo da Rayton cria painéis solares que são 25% mais eficientes do que o padrão da indústria".
A Yakub, cuja empresa é privada, planeja executar a campanha de angariação de fundos no próximo ano e depois licenciar a tecnologia de aceleração de partículas para fabricantes de painéis solares.
"Nosso plano é provar que isso funciona com uma máquina em uma escala comercial como uma prova de conceito", disse ele. "Então podemos licenciar a tecnologia para fabricantes maiores."
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