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solar fotovoltaica
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Curva aprendizaje módulo FV
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Curva aprendizaje módulo FV
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Huerto solar (rango de MW)
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Energía solar fotovoltaica: estrategias de futuro
Tecnologías de silicio cristalino avanzadas
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Estrategias de bajo coste: capas delgadas
Gran parte de la luz se absorbe en unas pocas micras: posibilidad
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Capas delgadas: CIS y CdTe
CdTe
η ≅ 10 %
CIS
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Costes menores
Disponibilidad y toxicidad...
Estrategias de alta eficiencia: Concentración FV
Alta concentración con células de GaAs
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Alta concentración con células de tercera
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E
• Células tándem
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Límite teórico: η=86,3%
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Alta concentración con células de tercera
generación
• Célula solar de banda intermedia
generación
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εFC
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μCI
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Conclusiones
•La tecnología de silicio domina hoy la industria
fotovoltaica
•Los fabricantes eligen la estructura del disp...
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Presente y futuro de la energía solar fotovoltaica, por Carlos Canizo Nadal

XIX Jornadas Nacionales sobre Energía y Educación: 50 años de Excelencia, Calidad e Innovación. 7 y 8 de septiembre de 2012. Organizadas por Foro Nuclear.
Published on: Mar 4, 2016
Source: www.slideshare.net


Transcripts - Presente y futuro de la energía solar fotovoltaica, por Carlos Canizo Nadal

  • 1. Presente y futuro de la energíaPresente y futuro de la energía solar fotovoltaica Carlos del Cañizo Nadal Instituto de Energía Solar Universidad Politécnica de Madrid XXIX Jornadas sobre Energía y Educación Madrid, 8 de septiembre de 2012
  • 2. La industria fotovoltaica PhotonIn Crecimiento vertiginoso nternational/PVNewws,variosaños Tecnología del silicio cristalino domina hoy, pero otras alternativas están entrando en el mercado
  • 3. Distribución del mercado fotovoltaico El d t l t tEl mercado actual se sustenta en apoyo público, principalmente en Europa y en concreto en Alemania EPIA 2012
  • 4. Producción de células solares Ph I i l 3/2003 & 3/2012Rest Photon International, 3/2003 & 3/2012Taiwan 2% Rest 6% J South Korea 3% Japan 44% USA 21% Japan 7% Germany 7% Malasya 6% 3% Rest Asia 4% 7% Taiwan 11% 6% Germany 9% China 2% Rest of Europe 16% Rest Europe USA 3% Producción 2002 p 2% China 57% Producción 2011 La producción se ha concentrado recientemente en China y otros paísesy p asiáticos
  • 5. El efecto fotovoltaico banda de conducción R i ió Extracción de electrones Reinyección de electrones b d d l i a(eV) banda de valencia Energía • Los fotones son absorbidos por el semiconductor, transfiriendo su energía a Espesor (μm) p , g los electrones • Contactos apropiados aseguran la entrega de los electrones al circuito externo L l t i d í li d t b j t i t• Los electrones pierden su energía realizando un trabajo, y posteriormente son recuperados por el semiconductor
  • 6. La cadena de valor del silicio cristalino cuarzo carbón Reducción a Si metalúrgico Purificación a polisilicio C i t li ió Corte obleas polisilicio Cristalización Fabric. células solares Encapsulado módulos Implementación del sistema
  • 7. Cargas Instalaciones aisladas Acondicionamiento de potencia Generador Fotovoltaico Cargas DC Generador Cargas AC Acumulador Auxiliar Abastecimiento de agua Solar Home Abastecimiento de agua Residencial aislado System
  • 8. Edificios conectados a la red Acondicionamiento de potencia Generador Fotovoltaico Red eléctric ade potenciaFotovoltaico a Instituto Energía Solar
  • 9. Plantas fotovoltaicas T d l (1 2 MW )Tudela (1.2 MWp) PV Toledo, 1 MWp 500 kWp Euclides©, Tenerife
  • 10. Necesidades de superficie Consumo eléctrico en España al año: 270 TWh Producción eléctrica fotovoltaica al año: 120 kWh/m2 Necesidades de superficie fotovoltaica de una ciudad de un millón de habitantes: un cuadrado de 7 x 7 km2 Necesidades de superficie para cubrir las necesidades eléctricas deNecesidades de superficie para cubrir las necesidades eléctricas de España: 0,5% de su superficie (cuadrado de 47 x 47 km2)
  • 11. Tiempo de recuperación energética Energy Pay Back Time (EPBT): tiempo i idE íEnergy Pay Back Time (EPBT): tiempo que el sistema fotovoltaico necesita para producir la energía que se invirtió en su fabricación. añounenproducidaEnergía invertidaEnergía EPBT = Source: de Wild-Scholten, 26th European PVSEC, 2011
  • 12. Curva aprendizaje módulo FV Coste Curva aprendizaje módulo FV $/Wp)módulo($ciodemPrec EPIA 2011 Descenso continuado del coste del Potencia acumulada (MW) Wp, acercándose a la competitividad
  • 13. Sistema fotovoltaico (100 kW) Coste (2) Huerto solar (rango de MW) European PV LCOE range projection 2010-2020 EPIA 2011 La mayor parte de los mercados europeos pueden alcanzar la EPIA 2011 y p p p competitividad antes de 2020, en un escenario de “mercado maduro”
  • 14. Energía solar fotovoltaica: estrategias de futuro
  • 15. Tecnologías de silicio cristalino avanzadas Screen printed contactsTCO Screen printed contactsTCOTCO HIT: Heterojunction with Intrinsic Thin layer (Sanyo) Combina silicio cristalino conCombina silicio cristalino con capas de silicio amorfo Eficiencias industriales > 20% n-type Cz (textured) a-Si:H p i i n-type Cz (textured) a-Si:H p i i n-type Cz (textured) a-Si:H p ia-Si:H p i ii TCO a-Si:H i n TCO a-Si:H i n TCO a-Si:H i na-Si:H i n Back-Contacted Cell (SunPower) Ambos contactos en la parte posterior, evitando sombra frontal Eficiencias industriales > 22%
  • 16. Estrategias de bajo coste: capas delgadas Gran parte de la luz se absorbe en unas pocas micras: posibilidad de AHORRO de material Fabricación directa del módulo FV: las capas se depositan e interconectan sobre el sustrato (el propio vidrio, típicamente) Electrodo transparente Metal Semiconduct oror Conexión 1μm Vidrio μ Luz
  • 17. Capas delgadas: CIS y CdTe CdTe η ≅ 10 % CIS η ≅ 12 %Módulo comercial η η ≅ 17 % Costes menores Disponibilidad y toxicidad del Cd η η ≅ 20 % Altas eficiencias Complejidad, disponibilidad de In Célula de laboratorio Ventajas Desventajas yj
  • 18. Estrategias de alta eficiencia: Concentración FV
  • 19. Alta concentración con células de GaAs lens cell 1.000 soles = 1 MW/m2 mirror Optic concentrator mirror Heat sink GaAs cell ∼40% a altas concentraciones 1010 cm 3cm
  • 20. Alta concentración con células de tercera generacióngeneración E • Células tándem E xBandgaps Límite teórico: η=86,3% Células de tres uniones Eficiencias comerciales del 42%
  • 21. Alta concentración con células de tercera generación • Célula solar de banda intermedia generación CB εG εFC εGE μCI εFI G εGE ε IB μCI μCVμIVεGE εFV μIV VB Límite teórico de eficiencia: 63,3%
  • 22. Conclusiones •La tecnología de silicio domina hoy la industria fotovoltaica •Los fabricantes eligen la estructura del dispositivo como compromiso entre la eficiencia de conversión ycomo compromiso entre la eficiencia de conversión y los costes de fabricación •Con la tecnología actual la energía invertida en la•Con la tecnología actual, la energía invertida en la fabricación de un sistema FV se puede recuperar en menos de dos años en el sur de Europap •Se están investigando nuevos conceptos que pueden reducir de forma significativa el coste de la tecnologíareducir de forma significativa el coste de la tecnología •La energía solar fotovoltaica alcanzará la competitividad en pocos añoscompetitividad en pocos años

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