Tecnologías emergentes en dispositivos fotovoltaicos y en baterías como almacenamiento de energía renovable: investigaciones realizadas

en el CELEQ

M.Sc. Andrea Soto

BQ. Mario Molina

Fuentes• Tradicionales• Renovables

Soluciona • Variabilidad• Aislamiento

http://www.latribuna.cl/noticia.php?id=NzExMA

Energía

Consumo

AlmacenamientoGeneración

https://www.energias-renovables.com/panorama/el-almacenamiento-de-energia-podria-evitar-derroches-20180122

Energías renovables como fuente de generación

Dispositivos fotovoltaicos más conocidos

Paneles de silicio cristalino (primera generación)

Lynn, P. A. (2010). Electricity from Sunlight: An Introduction to Photovoltaics. Singapore: Wiley.

Celdas solares de capa fina (segunda generación)

• Silicio multicristalino (poli)

• Silicio amorfo

• Telurio/Sulfuro de cadmio (CdTe, CdS)

• Diselenuro de cobre-indio (CIS)

• Diselenuro de cobre,indio-galio (CIGS)

http://soralitepower.in/entries/solar-e--learning-program/basic-of-solar-panels

https://renewablesnow.com/news/update-midsummer-clix-steel-offer-solar-roof-in-europe-566407/

Lynn, P. A. (2010). Electricity from Sunlight: An Introduction to Photovoltaics. Singapore: Wiley.

• Celdas orgánicas (OPV)

• Celdas sensibilizadas con tintes

(DSSCs)

• Celdas con puntos cuánticos

(QDSCs)

• Celdas de perovskitas (PSCs)

Tecnologías emergentes en dispositivos fotovoltaicos (tercera generación)

https://www.nature.com/news/make-perovskite-solar-cells-stable-1.21807

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285516303226

https://www.engie.com/en/journalists/press-releases/world-first-inauguration-organic-photovoltaic-roof/

http://www.merck-performance-materials.jp/en/solar_and_energy/photovoltaics/dssc/dssc.html

Celdas solares sensibilizadas con tintes (DSSCs)

Fakharuddin, A., Rajan, J., Brown, T., Fabregat-Santiago, F., Bisquert, J. (2014). A perspectiveon the production of dye-sensitized solar modules. Energy and Enviromental Science, 7, 3952.

Componentes de una DSSCComponentes de un panel de silicio

https://www.sunlux.com/como-funciona-la-energia-solar/

https://solar-energia.net/energia-solar-fotovoltaica/celula-fotovoltaica Materiales a partir de procesos menos costosos

DSSCs de manera diferente al de las celdas solares de silicio

Fundamento de generación de energía en el material

https://www.cheetah-exchange.eu/pv_technologies.asp?i=16&t=DSSC-_Dye_Sensitized_Solar_Cells

Funcionamiento de una celda solar sensibilizada con tintes (DSSC)

BC

Eregen

Eredox

Voc

Vidrio conductor

TiO2

I3-

3I-

Pt

Ru(II/III)*LUMO

Ru(II/III)HOMO

12

345

6

-1

Contra Electrodo

Electrodo de Trabajo

TrabajoEléctrico

EF

Vinyecℎ𝑣

𝑒−

Diagrama cortesía del M.Sc. Felipe Vinocour Pacheco

Características de interés

• Peso ligero

• Posible aplicación en sustratos flexibles

• Transparencia, colores

• Facilidad de montaje

• Buen desempeño a bajas intensidades de luz y condiciones no ideales de ángulo incidente

• Aprovechan de muy buena manera la luz difusa

Excelentes condiciones como opción para su incorporación en el diseño de Fotovoltaicos Integrados en Edificios (BIFV)

DSSCs en la fachada del Swiss Tech ConventionCenter, Lausana, Suiza

https://cen.acs.org/articles/94/i18/future-low-cost-solar-cells.html

Caso de estudio en el CELEQ:Evaluación y exhibición de un pequeño sistema DSSC

Caso de estudio en el CELEQ:Evaluación y exhibición de un pequeño sistema DSSC

En condiciones climáticas propias de nuestra región centroamericana

En condiciones y posiciones no comunes para los sistemas tradicionales comúnmente instalados:

• Fachada del edificio• En posición vertical

Comparación con el sistema tradicional en montaje en el techo, bajo registro de condiciones de intensidad de luz en cada sitio

• Divulgación y exhibición de sistemas emergentes

Caso de estudio en el CELEQ:Evaluación y exhibición de un pequeño sistema DSSC

Tecnología emergente más reciente

Celdas solares de perovskita

https://www.perovskite-info.com/greatcell-shares-updates-its-perovskite-solar-technology-and-future-plans

https://www.nature.com/news/make-perovskite-solar-cells-stable-1.21807

https://compoundsemiconductor.net/article/104078/Saule_Opens_Up_Licence_For_Perovskite_Solar_Windows

Tecnología emergente más reciente

Celdas solares de perovskita

Fuentes• Tradicionales• Renovables

Soluciona • Variabilidad• Aislamiento

http://www.latribuna.cl/noticia.php?id=NzExMA

Energía

Consumo

AlmacenamientoGeneración

https://www.energias-renovables.com/panorama/el-almacenamiento-de-energia-podria-evitar-derroches-20180122

Almacenamiento de energía eléctrica

National Renewable Energy Laboratory, USA

Almacenamiento de energía eléctrica

Andy Kyung-Yong Yoon1, Heung Sik Noh2, Yong Soo Yoon3. Analysis of Vanadium Redox Flow Battery Cell with Superconducting Charging System for Solar Energy

Almacenamiento de energía eléctrica

http://css.umich.edu/factsheets/us-grid-energy-storage-factsheet 2018

Establecidas Demostración Etapa temprana

Hidroelectrica por bombeo Baterías avanzadas de PbBaterías de flujo

Sistemas de aire comprimido adiabático

Aire comprimido Almacenamiento electromagnético Hidrógeno

Baterías Pb y Li Capacitores electroquímicos Gas natural sintético

Volantes de inercia

Almacenamiento de energía eléctrica

Almacenamiento electroquímico

•Un acumulador o batería secundaria es un dispositivo de almacenamiento de energía que recibe electricidad que se ha producido en algún lugar, utiliza esa electricidad para impulsar una reacción química en dos electrodos y es capaz de volver a liberar esa energía de forma espontánea.

Batería de plomo

http://labateriadeplomo.blogspot.com/2009/08/

Batería de plomo

• Descarga:Pb + PbO2 + 2 H2SO4 --> 2 PbSO4 + 2 H2O

Carga:2 PbSO4 + 2H2O --> Pb + PbO2 + 2 H2SO4

Batería de litio

Ran Liu,a Jonathon Duaya and Sang Bok Lee*ab Heterogeneous nanostructured electrode materials for electrochemical energy storage

Batería de Li-ion

Batería de flujo

https://www.solarpowerworldonline.com/2017/12/what-is-a-flow-battery/

Batería de Vanadio

Batería de vanadio

Batería de Vanadio

<http://www.mdpi.com/2073-4360/10/5/473/htm>

Batería de Vanadio

<http://galaxy01.com/english/redoxflow/vrfb.htm>

Batería de Vanadio

<http://galaxy01.com/english/redoxflow/vrfb.htm>

Batería en el CELEQ

Batería en el CELEQ

Batería en el CELEQ

Batería de Vanadio

Batería de Vanadio

Batería de Vanadio

Almacenamiento de energía eléctrica

Almacenamiento de energía eléctrica

Batería de Vanadio