Si gastas medio millón de euros en una sierra, esperas algo especial. La división Precision Wafering Systems de Applied Materials Inc. fabrica sierras de alambre para cortar silicio para células fotovoltaicas.

La industria que convierte la luz solar en electricidad está en pleno auge. Crece desde hace tiempo a un ritmo anual del 30 por ciento y parece que va a seguir así. Las razones son muchas. A diferencia de los combustibles fósiles, la luz solar es un recurso inagotable, ecológico, se encuentra por todas partes y no se tiene que transportar por oleoductos o por mar desde países inestables o potencialmente hostiles.

Y gracias a las economías de escala y al desarrollo de células fotovoltaicas más eficientes, el precio de la electricidad generada por las células va bajando de forma constante. Analistas del sector pronostican que en algunas zonas del mundo llegará al nivel de los combustibles fósiles en 2010. Las subvenciones concedidas por los gobiernos de algunos países también dan alas al sector.

Un módulo fotovoltaico –»panel solar» es el término más popular– se compone de muchas células fotovoltaicas interconectadas eléctricamente. Varios paneles solares –quizá cientos– pueden entonces conectarse a unidades mayores, conocidas como generadores fotovoltaicos. El principal componente de cada célula es una fina capa de silicio que se corta de un lingote con una sierra de alambre, como una rebanada de pan, pero el lingote puede pesar hasta 400 kilogramos. Además, el silicio es un material extremadamente duro y quebradizo, y cortar un material así no es nada fácil.

Después del oxígeno, el silicio bruto en forma de arena y cuarzo es el elemento más abundante en la corteza terrestre. Sin embargo, para que pueda utilizarse en la industria fotovoltaica, primero hay que purificarlo y es un proceso costoso. El silicio para células fotovoltaicas ha escaseado durante años y los precios se han disparado desde unos seis euros por kilo, en el año 2000, a cerca de 135 a finales de 2007. Por eso la industria trata de aprovechar al máximo cada gramo de silicio.

Una opción es aumentar la rentabilidad del corte, un paso esencial del proceso de fabricación. Los fabricantes de células solares exigen sierras de alambre de alto rendimiento que corten láminas cada vez más finas, en menos tiempo y con menos pérdida de material.

Precision Wafering Systems (PWS) es líder mundial en el desarrollo y fabricación de sierras de alambre para silicio y otros materiales duros y quebradizos como el vidrio y el cuarzo. Con sede en Cheseaux, cerca de Lausana, Suiza, PWS se denominaba HCT Shaping Systems SA hasta su adquisición por parte de Applied Materials Inc. en agosto de 2007.

«El principio de la sierra de alambre es sencillo pero su ejecución presenta dificultades», explica Cédric Thommen, director de ingeniería mecánica de PWS. «En estas máquinas, se enrolla un fino alambre de acero de alta resistencia a la tracción alrededor de una serie de guías, creando una trama. Es un alambre muy delgado, de 120 ó 140 micras de grosor, un poco más grueso que un pelo.

«Las guías giran muy deprisa, moviendo la trama de alambres a una velocidad de unos 15 metros por segundo», continúa Thommen. «A medida que se desplaza, el alambre se humecta continuamente con un líquido abrasivo. Se empuja el lingote de silicio a través de la trama y los alambres lo cortan en obleas. Hoy, las obleas tienen un grosor de entre 150 y 300 µm, por lo general de 200 µm, pero PWS está desarrollando sierras con alambres más finos y trama más cerrada. La próxima generación de sierras podrá cortar obleas más finas con menos pérdida de material».

Thommen muestra las principales características de las sierras de alambre de PWS. «Son máquinas de alta precisión diseñadas para lograr un altísimo grado de linealidad mecánica, estabilidad térmica y consistencia del proceso. Requieren poco mantenimiento y son muy fiables, con poco tiempo improductivo. Con su elevada productividad y sus consumibles de bajo coste, aseguran una rentabilidad inigualable».

PWS, que emplea a más de 200 personas en Cheseaux, también fabrica cizalladoras y escuadradoras para los mismos sectores. Estas máquinas utilizan la misma tecnología básica de las sierras de alambre pero con una conuración distinta para los alambres. Las cizalladoras cortan los extremos y los laterales de grandes lingotes de silicio, utilizando un alambre ondulado en lugar del alambre recto de las sierras de alambre. Las escuadradoras cortan los lingotes en columnas con una sección transversal cuadrada. Ambas máquinas se utilizan para preparar los lingotes para cortarlos en obleas para células solares o, en el caso del sector de los semiconductores, para cortar diminutos chips para aparatos electrónicos.

Socios en excelencia

Precision Wafering Systems (PWS) sólo utiliza componentes que cumplen sus rigurosas normas. «Nuestro lema es ‘La excelencia es una actitud’ y trabajamos sólo con proveedores que comparten esa actitud», dice Thommen. «SKF nos suministra distintos tipos de rodamientos para distintas aplicaciones en nuestras máquinas, incluyendo los críticos rodamientos sobre los cuales giran las guías».

Sin embargo, la colaboración entre PWS y SKF va más allá de la alta calidad de los productos. «Exigimos una fiabilidad total a nuestros proveedores en todos los aspectos de su relación comercial con nosotros, como las entregas y la disponibilidad mundial del producto», continúa Thommen. «SKF no sólo cumple nuestras expectativas; las supera. Tenemos su apoyo total en todas las fases de diseño de las máquinas. Nos asisten en la selección óptima de rodamientos y nos facilitan toda la información y los cálculos relacionados, como ajustes y durabilidad. Son temas muy importantes para nosotros porque los rodamientos desempeñan un papel vital a la hora de minimizar las necesidades de mantenimiento y aumentar el tiempo productivo y la fiabilidad en costosos equipos de alta tecnología. De hecho, SKF es como nuestro consultor técnico».