Tecnologías emergentes en dispositivos fotovoltaicos y en...

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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

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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

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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

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Energías renovables como fuente de generación

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Dispositivos fotovoltaicos más conocidos

Paneles de silicio cristalino (primera generación)

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

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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.

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• 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

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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.

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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

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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

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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

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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)

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

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

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

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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

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

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Tecnología emergente más reciente

Celdas solares de perovskita

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

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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

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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

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Almacenamiento de energía eléctrica

National Renewable Energy Laboratory, USA

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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

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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

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Almacenamiento de energía eléctrica

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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.

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Batería de plomo

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

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Batería de plomo

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

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

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Batería de litio

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

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Batería de Li-ion

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Batería de flujo

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

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Batería de Vanadio

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Batería de vanadio

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Batería de Vanadio

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

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Batería de Vanadio

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

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Batería de Vanadio

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

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Batería en el CELEQ

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Batería en el CELEQ

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Batería en el CELEQ

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Batería de Vanadio

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Batería de Vanadio

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Batería de Vanadio

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Almacenamiento de energía eléctrica

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Almacenamiento de energía eléctrica

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Batería de Vanadio