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tecnologías fotovoltaicas

El proyecto INDUCIS financiado con fondos europeos ha contribuido a la implementación industrial de tecnologías fotovoltaicas de alta eficiencia y bajo coste basadas en procesos electroquímicos y nuevos materiales semiconductores CIGS (Cu(In,Ga)(S,Se)2). Los equipos de investigación del Institut de Recerca en Energia de Catalunya (IREC) y de la empresa francesa NEXCIS Photovoltaic Technology han desarrollado conjuntamente un ambicioso proyecto de transferencia de tecnologías fotovoltaicas (INDUCIS) desde septiembre de 2011. El proyecto se ha centrado en el desarrollo de nuevas metodologías para la caracterización avanzada de materiales semiconductores y la implementación de técnicas adecuadas para la monitorización y control de los procesos asociados a las tecnologías fotovoltaicas CIGS. Estas metodologías han sido diseñadas para contribuir a la mejora de la eficiencia, reproducibilidad y uniformidad de los procesos de electrodepósito desarrollados en NEXCIS para fabricar módulos fotovoltaicos de Cu(In,Ga)(S,Se)2 (CIGS) de área grande con alta eficiencia y bajo coste.

Las tecnologías CIGS constituyen una alternativa interesante a las celdas fotovoltaicas de silicio (Si) cristalino en zonas donde domina la radiación solar difusa, y aplicaciones que requieren una mayor versatilidad de los productos y su adaptación a criterios estéticos, tales como la integración fotovoltaica en edificios (BIPV).

Entre todas las tecnologías fotovoltaicas de capa delgada existentes, CIGS es la que presenta mayores valores de eficiencia. Estas tecnologías se caracterizan por un elevado potencial para la reducción de los costes de fabricación y difieren de las tecnologías basadas en silicio fundamentalmente en los aspectos relacionados con la fabricación de los materiales activos: las capas delgadas son producidas con espesores del orden de pocos micrómetros en sustratos tanto rígidos como flexibles, mientras que para el silicio se cortan obleas a partir de cristales de muy alta pureza. El depósito directo de capas delgadas sobre distintos sustratos permite altos rendimientos de producción a bajo coste, un consumo de energía mucho menor (lo que da lugar a una reducción muy importante del tiempo de retorno de la energía invertida en su fabricación, el “Energy Payback Time”) y una gran flexibilidad para elegir el sustrato. Todo ello abre perspectivas especialmente interesantes para el desarrollo de nuevas aplicaciones a bajos niveles de coste €/WP, incluyendo la integración en edificios con dispositivos rígidos o flexibles, de bajo peso o incluso semi-transparentes que sean capaces de adaptarse a los diferentes diseños y estilos arquitectónicos.

La actividad desarrollada en INDUCIS ha implicado el desarrollo de un intenso programa de intercambios entre investigadores de NEXCIS y de IREC, con la realización de estancias de más de 55,4 investigadores/mes, lo que ha facilitado la transferencia a la línea piloto de NEXCIS de las metodologías desarrolladas y validadas en el Laboratorio de Materiales y Sistemas para Energía Solar de IREC. Esto ha incluido el desarrollo de nuevas metodologías basadas en la utilización de técnicas de espectroscopia Raman, que han sido reportadas recientemente en la prestigiosa revista Solar Energy Materials & Solar Cells. Esta actividad ha permitido profundizar en el conocimiento de los procesos desarrollados en NEXCIS para la fabricación de los dispositivos fotovoltaicos, que han dado lugar a un record mundial de eficiencia del 17.3% para celdas CIGS fabricadas mediante rutas químicas. A nivel de módulo, cabe destacar la obtención de una eficiencia certificada del 14% en módulos CIGS de área grande (60×120 cm2) que constituye un récord mundial de eficiencia para módulos fabricados mediante procesos de electrodepósito (AA = 6.610 cm2). Estos resultados confirman el potencial de las rutas electroquímicas para la fabricación de módulos con eficiencias comparables a los disponibles en el mercado, que utilizan normalmente procesos más complejos y equipos que requieren de mayores costes de inversión (CAPEX) y que implican la utilización de etapas de alto vacío.

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