Estos dispositivos, descubiertos a principios de los 90 (B

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De RECOPILACIN 7 del 28-VII-2005

b) Obtencin de obleas. Utilizando como materia prima polvo de silicio de alta pureza se hace crecer el monocristal hasta obtener una pieza cilndrica de dimetro variable entre 2 y 20 cm y longitud de alrededor de 1 m. El crecimiento del monocristal sirve para purificar el material y para la creacin de una estructura perfecta, gracias a la cual la futura oblea gozar de propiedades semiconductoras. La barra de silicio se corta mediante sierras especiales produciendo obleas de espesor aproximado de 300 m. En esta etapa hay una prdida de material de aproximadamente el 60%. Actualmente existen otras formas ms eficientes de cortado de la barra. c) Procesamiento de la oblea. Para obtener finalmente la clula solar, la oblea sufre un procesamiento que consiste de los siguientes pasos: lapeado y pulido, formacin de unin p-n, decapado y limpieza, capa antireflejante, fotoligrafa para formacin de contactos, material para soldadura de electrodos, limpieza del decapante y comprobacin de las caractersticas de la celda. La formacin de la unin p- n es la etapa ms crtica de todo el proceso de fabricacin, debido a que el buen funcionamiento de la clula solar depende en gran medida de una buena unin p-n. Por otro lado, una adecuada capa antirreflejante tambin es necesaria, ya que una superficie de Si bien pulida puede llegar a reflejar hasta el 34% de la radiacin de onda larga y un 54% si la radiacin es de onda corta.HIT190 190wat

Votage en abierto 67.5V

Corriente mx 3.75A

Dimensiones 51.9x35.2x1.4 pulgadas= 1,18m

Peso 33 Libras = 15 kg

Precio $ 848.90 =

La clula solar HIT de Sanyo est hecha con una fina oblea de silicio monocristalina, rodeada por capas ultra finas de silicio amorfo. Redimiento 17,8 % a alta temperatura.

Diseo plano: la clula solar HIT tiene alrededor de 200 m de espesor (una clula solar convencional alrededor de 350 m. Esto ayuda a ahorrar silicioPrecios de Silicio Grado Solar

Por plasma sale el lingote multi-cristalino por debajo de 15/kg.

Wacker Chemie already producing at 27 /kg in 2003.New cost effective and ecologically clean technologies production of silicon and photovoltaic Russia. The estimated cost of PS in this case will be about 10 US$ per kg

Solar-grade silicon by a direct route based on carbothermic reduction of

silica: requirements and production technology. The price goal is below 20 /kg.

In 2000, metallurgical grade silicon cost about $ 0.56 per pound ($1.23/kg)El calor especfico del SILICIO es de 700 Jul/kgK

Luego elevar a 1500 grados la temperatura necesitaremos 1050 kJ/kg

1 kWh = 3600 kJ (Ojo en la reduccin con carbn del silicio la temperatura es de 2000 grados centgrados)

Punto de fusin 1410C

Entalpa de fusin 50,55 kJ/mol = 50,55/28,086(gr/mol)=1800 kJ/kg

Necesitamos para llegar a fundirlo 2850 kJ/kg = 0,8 kWh x 22 pts/kwh= 17,4 pts

Environmentally Benign Silicon Solar Cell ManufacturingThe semiconductor-grade polysilicon material produced by this method far exceeds the purity equirement of the PV industry, and the cost (over US$50/kg, with most of it attributable to the SiHCl3 processes) is several times higher than what the PV industry can afford.This new process requires only 15 to 30 kWh of energy per kg of polysilicon produced vs. about 250 kWh/kg of the trichlorosilane method. The silicon yield (polysilicon and the main by-product, silica sol) is in the 80% to 95% range vs. 6% to 20% for the trichlorosilane method. The eventual cost goal is US$10 per kg of solargrade polysilicon.26-Julio-2005: 1 Yen japons es equivalente a 0.007436 Euro

SOGA has been aiming for a SOG-Si production cost of JPY 2300 per kg = 17,1/kgwe'll have full commercialization in 2005. The target price is $22 per kgThe prices of solar grade silicon has soared up from around $9 per kg in 2000 to $ 25 per kg last year and $60 per kg in this month . (Germany - Reuters, Apr 14, 2005)

26-Julio-2005: 1 US Dlar es equivalente a 0.82864 Euro .Ydstie (Univ. Tokio) Solar grade aim (objetivo) 8-12 /kg

Low Cost Silicon for Solar Energy Conversion Applications

Abstract: The capillary action shaping technique (CAST) recently developed by IBM. The results require that it be possible to fabricate a twelve-percent-efficient solar cell from CAST ribbon 100 mm wide and 0.3 mm thick at a polycrystalline silicon cost of $10/kg.Crystal Systems reported achieving the goal of reducing metallic impurities. The projected production cost of solar-grade silicon is less than $10/kg.I+I+D en Espaa

El Instituto de Energa Solar (IES) de la Universidad Politcnica de Madrid, en el que los autores nos integramos, es el ms antiguo de los existentes en Espaa (1979), y probablemente el de mayor influencia internacional. Desde l se cre la empresa Isofotn para fabricar las clulas bifaciales, entonces recin inventadas en el IES. Del IES han salido tambin los fundadores de varios de los grupos de investigacin ms consolidados de entre los que cultivan la energa fotovoltaica en Espaa.

El IES (Dir. A.Luque) integra a ms de 40 personas de las cuales ms de 35 son personal investigador. El centro, que cuenta con un edificio propio alimentado con 13,5 kWp de mdulos fotovoltaicos armnicamente integrados en la arquitectura, desarrolla los Programas siguientes: Estudios Fundamentales (A. Luque y A. Mart), Tecnologa de Silicio (A. Luque), Tecnologa III-V (C. Algora), ptica (J.C. Miano), Concentradores y Equipos (G. Sala) y Sistemas Fotovoltaicos (E. Lorenzo). El IES se ocupa de promover las aplicaciones fotovoltaicas con la tecnologa actual (Programa de Sistemas Fotovoltaicos), mantener la competitividad de la industria actual (parcialmente, el programa de Tecnologa de Silicio) y desarrollar tecnologas que puedan reducir significativamente el coste de la electricidad fotovoltaica con el objetivo final de alcanzar costes inferiores a los de la electricidad convencional (resto de los Programas).

El centro con mayor influencia nacional se ubica seguramente en el CIEMAT. El CIEMAT es un antiguo y prestigioso centro de energa nuclear que en el presente se ha diversificado para constituirse en el mayor Centro Nacional para la investigacin industrial no militar. El CIEMAT mantiene dos unidades de investigacin en energa fotovoltaica, ambas en Madrid, una en Componentes y Sistemas (F. Chenlo) que integra a unas 12 personas y que se ha dotado, entre otras cosas, de un excelente sistema de homologacin de paneles fotovoltaicos de calidad internacional --el Laboratorio de Ensayos Fotovoltaicos (LEF)-- y otra, el grupo de Desarrollo de Materiales y Dispositivos Fotovoltaicos (T. Gutirrez), de tamao parecido, orientado al desarrollo de clulas de capas delgadas, en estrecho contacto con la actividad colectiva europea en este sector.

Isofotn S.A.--la sptima compaa mundial en produccin de clulas solares, segn la revista alemana Photon Internacional-- mantiene un Departamento de I+D (E. Perezagua, J. Alonso) situado en Mlaga, compuesto de 9 personas a tiempo completo, que trabaja en colaboracin con organismos pblicos de I+D espaoles y europeos en sectores a corto plazo tales como la fabricacin de mdulos semitransparentes de gran rea, de mdulos fotovoltaicos sobre substratos cermicos para adaptacin en edificios y mdulos estticos de concentracin con clulas bifaciales. A medio plazo trabaja en la automatizacin de procesos en lnea de fabricacin, el desarrollo de clulas de silicio delgadas y en incremento del rendimiento de las clulas de silicio multicristalino. Por ltimo, a plazos sucesivamente ms largos, trabaja en concentradores de tercera generacin con clulas tandem operando a ms de 1000 soles y en clulas de banda intermedia por varias tecnologas.

El Grupo de Semiconductores de Instituto de Tecnologa Microelectrnica de la Universidad del Pas Vasco, en Bilbao (J.C. Jimeno), integra a unas 14 personas (y numerosos estudiantes de Tesis de Ingeniera) casi exclusivamente dedicadas a la I+D fotovoltaica. Este es el nico grupo universitario en Espaa que posee una lnea completa de fabricacin de clulas solares por serigrafa, tcnica usada mayoritariamente en la industria para la fabricacin. La mayor parte de su investigacin se centra sobre tecnologas asociadas con el uso del equipo descrito, la fabricacin de instrumentos y la realizacin de modelos numricos de clulas solares para su anlisis o para su medida.

En el Departamento de Ingeniera Electrnica de la Universidad Politcnica de Catalua, en Barcelona, hay un grupo de unos 22 cientficos investigando en tecnologa de dispositivos semiconductores. De ellos, unos 7 trabajan en clulas solares (L. Castaer, R. Alcubilla).

Se da la circunstancia que Castaer es el doctor ms antiguo de Espaa graduado con una tesis versando sobre conversin fotovoltaica (desarrollada en Francia) cuando esta tecnologa era todava desconocida en este pas. El la actualidad los proyectos de este grupo versan sobre clulas que combinan el silicio cristalino y el silicio amorfo, en colaboracin con el IES y la Universidad Rovira i Virgili, y sobre desarrollo de componentes electrnicos y modelos que faciliten el uso mas efectivo de la energa solar.

El Instituto de Tecnologa y de Energas Renovables (ITER), de Tenerife, es un centro dependiente del Cabildo de la Isla que tiene una notable actividad en campos diversos de las energas renovables. Es especialmente activo en temas de viviendas energticamente suficientes, teniendo en el edificio principal del ITER una planta de 28 kWp fotovoltaicos. Ha liderado la instalacin de una planta de concentracin fotovoltaica de 480 kW nominales en colaboracin con el IES y con BP Solarex. En el momento actual debe dedicar unas 7 personas a I+D en temas fotovoltaicos.

En el Departamento de Fsica Aplicada y ptica de la Universidad de Barcelona hay un grupo de unas 7 personas bajo la direccin de J. Andreu, investigando en clulas de capas delgadas.

Este grupo, que en el pasado realiz clulas de silicio amorfo con rendimientos razonables, ha desarrollado ltimamente una tcnica de deposicin de silicio nanocristalino muy celebrada. Tambin ha participado en el diseo de la instalacin de la biblioteca de Matar, la mayor instalacin de Espaa en un edificio (35 kWp) conectada a la red e integrada en la fachada.

El grupo Fotovoltaico de la Universidad de Jan, dirigido por G. Almonacid, integra a unas 15 personas trabajando en investigacin sobre sistemas fotovoltaicos, aspectos de seguridad de los mismos y geografa humana asociada con la energa fotovoltaica.

El grupo de Dispositivos Semiconductores del Departamento de Ingeniera Elctrica, Electrnica y Automtica de la Universidad Rovira y Virgili (J. Pallars) integra unas 5 personas y se dedica a los semiconductores no cristalinos. En particular tiene un proyecto en colaboracin con la Universidad Politcnica de Catalua y el IES, relativo a la deposicin de capas de silicio amorfo en silicio cristalino para la obtencin de clulas de elevadas prestaciones.

Los grupos de M. Sirdrach de Cardona y de F. Serrano, en la Universidad de Mlaga, estudian aspectos asociados con los sistemas fotovoltaicos.

En la Facultad de Ciencias de la Universidad Autnoma de Madrid, J. M. Marnez Duart mantiene una actividad en clulas solares que hoy se centra sobre todo en la preparacin de capas de silicio poroso para fabricar capas antireflectantes.

Trama Medioambiental es una empresa de dedicada a los equipos de regulacin y control para sistemas fotovoltaicos ubicada en Barcelona y con implantacin internacional. La empresa dedica unas cuatro personas (X. Vallv) a la investigacin fotovoltaica.

Inspira S.L. (I. Luque Heredia) es una empresa situada en Madrid, dedicada al desarrollo de sistemas de seguimiento solar y de regulacin y control de sistemas fotovoltaicos. Esta empresa colabora activamente con Isofotn, BP Solarex y otros agentes del sistema espaol y europeo de I+D fotovoltaica.

Teulades i Faanes Multifuncionals, de Barcelona, ha desarrollado mdulos especiales para aplicar las clulas solares a las tcnicas especficas de la arquitectura fotovoltaica.

En la Facultad de Ciencias de la Universidad Complutense, en Madrid, el Grupo de Snchez Quesada ha realizado investigaciones de calidad sobre capas delgadas para uso fotovoltaico.

Robotiker, en el Pas Vasco, dedica 4 investigadores al desarrollo de tcnicas de control y seguimiento mediante Internet de plantas fotovoltaicas de distintas dimensiones. Tambin se preocupa de los aspectos normativos de las instalaciones fotovoltaicas.

Enertrn (J. Visiers) es una compaa que fabrica excelentes inversores de grandes dimensiones contando con tecnologa propia. No hemos identificado separacin entre la I+D y la fabricacin, pero de nuevo en este caso la compaa mantiene un desarrollo industrial continuado

Atersa, basada en Valencia (F. Monera), es una de las ms importantes distribuidoras de sistemas fotovoltaicos en Espaa, con proyeccin internacional y desde hace unos aos fabricante de mdulos fotovoltaicos con clulas procedentes de la empresa americana Astropower. En sus planes est el iniciar en breve la fabricacin de clulas convencionales. Adems, Atersa fabrica todos los elementos necesarios para el acondicionamiento de potencia, incluidos inversores de varios tamaos con tecnologa propia. No hemos podido separar la componente de I+D de esta compaa pero ser, ciertamente, importante.

AstraSolar (J. Anta), est implementando en Espaa una planta de fabricacin de clulas solares con la tecnologa de Astropower (USA), en asociacin con la empresa Atersa descrita en este documento. Aunque en el momento actual dedica todo su esfuerzo a la instalacin de la citada tecnologa, es de esperar que llegue a incorporarse en breve a la actividad de I+D en Espaa.

BP Solarex, basada en USA, constituye hoy la primera compaa del mundo en fabricacin de clulas solares. La planta de Madrid, que fabric 5 MWp en 1999 es la nica que tiene instalada en Europa. Esta planta est dotada con una tecnologa singular, que hace de sus clulas las ms eficientes del mercado. La I+D en Europa se desarrolla, en teora, en el Reino Unido. Sin embargo, mucha de ella se hace en Espaa y existen planes para establecer en nuestro pas una unidad de I+D dependiente de la inglesa que apoye a la fabricacin ms de cerca.

Es destacable, aunque en otro mbito, la presencia de una empresa privada para la formacin de tcnicos y especialistas, Censolar, cuya dilatada labor docente en energa solar ha trascendido hasta ser un referente de opinin e informacin en Espaa e Iberoamrica. Participa en proyectos de Investigacin y su conocimiento del sector es un valioso recurso para empresas e instituciones que quieran establecer estrategias de I+D con buen fundamento. Su vocacin en el mantenimiento de una cultura fotovoltaica "iberoamericana" ser otra razn para contar con ella en muchos futuros proyectos.

Por ltimo, una serie de compaas elctricas han patrocinado en Espaa la instalacin de plantas fotovoltaicas, para lo que han contado con la dedicacin de ingenieros de la compaa a estas tareas para dirigir las operaciones de instalacin. El mantenimiento de estas plantas les exige dedicar un personal a este menester, y en este sentido cabe identificarlos como agentes de investigacin en el sector fotovoltaico. Estas compaas son Iberdrola (J. Garca), que instal en 1984 cerca de Madrid la planta de S. Agustn de Guadalix, de 100 kWp; Unin Fenosa y Endesa, con la planta de 1 MWp en Toledo (hacia 1994) con dos campos fijos y un campo con rganos de seguimiento nico en Europa (desarrollado por el IES); y Sevillana de Electricidad, con la instalacin ms reciente de 300 kWp en Sierra Mara (Crdoba). Tambin Endesa (E. Menndez) y otras compaas mantienen un cierto inters sobre el tema.

En total hemos mencionado dos docenas instituciones que en mayor o menor medida hacen I+D en Espaa. Estas instituciones aglutinan probablemente a ms de 150 personas ligadas a la I+D en energa fotovoltaica en el pas.

La investigacin y el desarrollo fotovoltaico en Espaa

Antonio Luque y Gabriel Sala

Instituto de Energa Solar

Universidad Politcnica de Madrid

Las clulas de capa delgada suscitan, desde hace mucho tiempo, el inters de los investigadores. Sin embargo slo el silicio amorfo ha suscitado inters de los grandes inversores para una comercializacin, quizs prematura, y los bajos rendimientos as como la inestabilidad inicial de esta clula, han reducido su mercado prcticamente al de aplicaciones de consumo, no energticas, tales como relojes y calculadoras. Nuevos materiales como el CIS y el CdTe constituyen hoy da una promesa que parece slida, y hay grandes compaas en fase de iniciar una fabricacin que se espera sea de mayor xito que las clulas de Si-a, una vez aprendidos de los errores que aquella industrializacin prematura trajo consigo.

De todas maneras los fabricantes de clulas de Si frecuentemente defienden que, con una produccin masiva, sus clulas pueden llegar a reducciones de costes semejantes a las que prometen las clulas de capa delgada. En el fondo, extrapolando, puede ser fcil determinar el coste que pueden llegar a tener las clulas de Si cristalino. Mucho ms difcil es determinar el coste real de las clulas de capa delgada, que depende grandemente de las prestaciones del producto obtenido y de los rendimientos de fabricacin, conceptos ambos que requieren una fabricacin piloto para determinarlos (y que en todo caso son mantenidos en secreto por los que, mejor o peor, los conocen).

La situacin en Espaa para las clulas de capas delgadas es menos favorable. Hay una investigacin slida en el CIEMAT, que se completa con la brillante actuacin, aunque menos consolidada, del Departamento de Fsica Aplicada y Optica de la Universidad de Barcelona y la de la Facultad de Fsicas de la Universidad Complutense de Madrid. Sin embargo, no hay ninguna compaa en Espaa que se haya interesado en este tema. En estas circunstancias la nica actividad a la que pueden entregarse los grupos espaoles, muy importante sin duda, es a la de colaborar con actuaciones europeas de mbito supranacional.

New plastic can better convert solar energy

Canadian Press

TORONTO Researchers at the University of Toronto have invented an infrared-sensitive material that's five times more efficient at turning the sun's power into electrical energy than current methods.

The film can convert up to 30 per cent of the sun's power into usable, electrical energy. Today's best plastic solar cells capture only about six per cent.

REFERENCIAS

[1] Hacia una electricidad para todos. Informe ASIF, Octubre 2004.

[2] PHOTON International, January 2005.

[3] EurObserER 69, Photovoltaic energy barometer-April 2004.

[4] Solar grade silicon feedstock supply for PV industry. P.Wodistsch, W.Koch. Solar

Energy Material & Solar Cells 72 (2002) 11-26.

[5] Fundamentos, dimensionado y aplicaciones de la energa solar fotovoltaica.

Ed.Ciemat 2002, captulo 2.

[6] K. Kambach. Reuse of Silicon,19 th EUPSEC, June 2004, Paris.

[7] Aulich and Schulze. Crystaline Silicon Feedstock for Solar Cells. Prog.Photovol:

Res.Appl. 2002; 10:141-147.

[8] Handbook of Photovoltaic Science and Engineering. Edited by: Luque, Antonio;

Hegedus, Steven. 2003 John Wiley & Sons

[9] PHOTON International, June 2004.

[10] PHOTON International, November 2004.

[11] IEA PVPS. Informe sobre la situacin de la energa fotovoltaica en Espaa,

http://www.oja-services.nl/iea-pvps/countries/index.htm

[12] Boletn del IDAE n 6.

[13] http://www.erasolar.es/Noticias/PLANTA.htm y

http://www.solariaenergia.com/fabrica.html

[14] PHOTON International, December 2001.

BALANCE TRMICO MNIMO

La energa necesaria (a 25C y 1atm de presin)para que se produzca la reaccin:SiO2 + 2C + fH0reaccin ( Si + 2COser:fH0reaccin = fH0productos - fH0reactantes = 2*(-110,53) (-910,86) = 689,8 kJul/moldonde:fH0SiO2(s) = -910,86 kJ/molfH0C(s) = 0 kJ/molfH0Si(s) = 0 kJ/molfH0CO(g) = -110,53 kJul/molSi sale positiva significa que es endotrmica, que hay que aportar esa energa en la izquierda de la ecuacin, para que esta tenga lugar, si sale negativa es que es exotrmica y desprende calor.Luego para formar 1 kg de Si cuyo peso atmico es 28,086 gr/mol = 0,028086 kg/mol, necesitamos:Energa = 689,8 kJul/mol / 0,028086 kg/mol = 24.560 kJul/kg x 0,0002777 kWh/kJul = 6,82 kWh/kgSi el kWh est a 0,1315 para los hogares (con todos los gastos de moratoria nuclear, alquiler de equipos, iva, etc)necesitamos por cada kilo de Silicio a 25C unos 0,8968 /kgDado que el precio del Silicio grado metalrgico est a 1 /kg, hay poco margen de maniobra para las epresas fabricantes de Silicio "gm", entre prdidas de calor, etc. etc., luego deduzco que slo pueden estarutilizado fuentes de energa ms baratas que la de la red elctrica de los hogares, o comprando ms barata dicha energa respecto a lo que nosotros la compramos.