Revestimento turbina célula solar em mais de 40%

Esquema das nanoestruturas que formam a metassuperfície (esquerda) e seu efeito sobre a concentração de luz (direita).

[Imagem: Mahmoud H. Elshorbagy et al. - 10.1016/j.solener.2020.03.075]

Metassuperfície

Pesquisadores da Universidade Carlos III de Madri, na Espanha, desenvolveram uma estrutura nanométrica para recobrir a superfície de painéis solares de silício e melhorar seu desempenho em até 40%.

É um ganho estupendo, sobretudo levando-se em conta que as células solares de silício já estão próximas de sua eficiência máxima.

Mahmoud Elshorbagy e seus colegas afirmam que esse revestimento pode ser adicionado a qualquer painel solar durante sua fabricação, alcançando uma melhor eficiência energética.

O revestimento é baseado em uma "metassuperfície", ou seja, uma superfície composta por pequenas estruturas que se repetem em um padrão - tanto as estruturas quanto o padrão são menores do que o comprimento de onda da luz visível.

As estruturas projetadas pela equipe têm o formato de cruz, que foram gravadas sobre a superfície de células solares de silício de filme fins, especificamente na camada condutora transparente onde a luz entra. A seguir, nanoesferas de material dielétrico especialmente projetadas preenchem essas cruzes.

Com isso, a luz que chega à célula solar é efetivamente redirecionada para sua área ativa, local onde é transformada em corrente elétrica pelo efeito fotoelétrico.

Usando essa técnica, mais luz pode ser capturada na célula solar, gerando até 40% a mais de corrente.

Ganho de eficiência

Os melhores resultados foram obtidos com nanoesferas de óxido de zinco com diâmetros de 420 nanômetros - a espessura de um fio de cabelo humano varia de 60.000 a 80.000 nanômetros.

"O segredo para conseguir isso de forma eficaz em determinadas 'cores' é escolher os tamanhos e materiais corretos," explica o professor Ricardo Vergaz. "Avaliamos milhares de tamanhos e índices de refração possíveis, a propriedade óptica mais importante do material das esferas."

Outra vantagem do revestimento é que os efeitos produzidos permitem que a espessura da camada ativa da célula solar seja reduzida, de forma a gerar a corrente de forma mais eficiente, economizando material durante o processo de fabricação.

"Ao reduzir essa camada, a extração dos elétrons gerados pela luz também é mais eficaz, uma vez que eles têm menos caminho para atravessar onde poderiam ser reabsorvidos," escreveram os pesquisadores.

Além disso, a absorção que ocorre nas camadas ao redor da camada ativa tem um efeito de aquecimento, o que pode permitir que seus defeitos sejam reduzidos a longo prazo.

Bibliografia:

Artigo: Boosting ultrathin aSi-H solar cells absorption through a nanoparticle cross-packed metasurface

Autores: Mahmoud H. Elshorbagy, Eduardo López-Fraguas, José Manuel Sánchez-Pena, Braulio García-Cámara, Ricardo Vergaz

Revista: Solar Energy

Vol.: 202, Pages 10-16

DOI: 10.1016/j.solener.2020.03.075

Material sintetizado em laboratório pode baratear energia solar

Parque solar de Templin, no leste da Alemanha

Graças ao seu potencial de aplicação no campo da tecnologia fotovoltaica, as perovskitas são um dos materiais funcionais mais estudados na atualidade. Células solares de perovskitas já alcançam uma eficiência de 25% na conversão de energia luminosa em elétrica, ultrapassando o porcentual das células de silício policristalino — ainda as mais comercializadas no mundo. O grande diferencial da nova tecnologia é a fabricação mais simples, barata e menos impactante para o meio ambiente.

“As células de silício só podem ser fabricadas em ambientes com elevado controle de particulados e demandam temperaturas que vão a mais de 1.500º C. Por isso, embora seu preço tenha caído bastante nos últimos anos, os painéis solares à base de silício são muito caros. Em nosso laboratório, estamos produzindo filmes de perovskita a partir de soluções, também chamadas de tintas, em temperatura ambiente”, disse Ana Flávia Nogueira, professora do Instituto de Química da Universidade Estadual de Campinas (IQ-Unicamp) e pesquisadora responsável pela Divisão de Portadores Densos de Energia do Centro de Inovação em Novas Energias (CINE).

O CINE é um Centro de Pesquisa em Engenharia (CPE) constituído pela FAPESP e pela Shell.

Juntamente com os pesquisadores Hélio Tolentino e Raul de Oliveira Freitas, do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), Nogueira coordenou um estudo de caracterização de filmes de perovskita híbrida. O trabalho resultou no artigo Nanoscale mapping of chemical composition in organic-inorganic hybrid perovskite films, publicado no periódico Science Advances, do grupo Science.

O estudo foi realizado com apoio da FAPESP durante o doutorado de Rodrigo Szostak.

“Nos últimos cinco anos, houve uma corrida de todos os grupos de pesquisa para ver quem conseguia a maior eficiência. Estamos próximos do limite teórico de eficiência, em torno de 30%. No entanto, a tendência atual é dar um passo atrás para entender melhor esses materiais. O trabalho realizado por Szostak está inserido nessa nova tendência. A técnica empregada por ele, que envolve luz síncrotron e nanoespectroscopia com infravermelho, foi usada pela primeira vez na caracterização de perovskitas”, afirmou Nogueira.

Szostak usou o aparato do LNLS, que lhe permitiu mapear grãos nanométricos individuais nos filmes. Isso foi importante porque o método de fabricação dos filmes, que consiste em depositar uma solução dos precursores do material sobre um substrato, em camadas com espessuras da ordem de nanômetros, pode originar tanto a fase estrutural de interesse quanto fases indesejáveis. Fatores circunstanciais, como umidade ou temperatura, influenciam a forma de organização dos átomos, fazendo com que possam passar de uma estrutura com atividade fotovoltaica para uma estrutura inativa. O objetivo do estudo foi investigar como essas diferentes fases se distribuem no filme e, consequentemente, como influenciam o desempenho do dispositivo.

Classe diversa

A perovskita propriamente dita é um óxido de cálcio e titânio, com fórmula molecular CaTiO3. Foi descoberta nos montes Urais, na Rússia, em 1839. E recebeu esse nome em homenagem ao mineralogista russo Lev Perovski (1792-1856), ministro do czar Nicolau I. O que os pesquisadores do CINE e outros chamam de perovskita é, na verdade, uma classe de materiais diversos sintetizados em laboratório que apresentam a mesma estrutura cristalina da perovskita original. São substâncias constituídas por dois cátions (íons positivos) de diferentes tamanhos, que podem ser genericamente descritos pela fórmula molecular ABX3, na qual A e B representam os cátions e X representa halogênios.

As pesquisas conduzidas no CINE, com vista à potencial utilização em dispositivos fotovoltaicos, enfocam perovskitas híbridas, com um cátion inorgânico (sem carbono) e um cátion orgânico (com carbono).

“Szostak trabalhou com perovskitas tridimensionais. Outro trabalho de nosso grupo, realizado por Raphael Fernando Moral, resultou na síntese de um novo material, uma perovskita bidimensional. Moral também usou a luz síncrotron para caracterizar o material, mas com espalhamento de raios X”, contou Nogueira.

O trabalho de Moral também recebeu apoio da FAPESP por meio de bolsa de mestrado e bolsa estágio de pesquisa no exterior. Os resultados renderam destaque na capa do periódico Chemistry of Materials, da American Chemical Society, onde foi publicado o artigo Synthesis of Polycrystalline Ruddlesden–Popper Organic Lead Halides and Their Growth Dynamics.

Moral usou, nos Estados Unidos, o equipamento do Stanford Synchrotron Radiation Lightsource para acompanhar o crescimento do material no momento exato em que a reação química acontecia, por meio de uma técnica chamada de espalhamento de raios X a baixos ângulos (do inglês, SAXS). De volta ao Brasil, o pesquisador e colaboradores prosseguiram o estudo no LNLS, para avaliar a estabilidade do material sob diversas condições de contorno. “Moral conseguiu determinar até a velocidade média com a qual as placas 2D se sobrepõem durante a formação do material. Quando atravessada pela corrente elétrica, essa perovskita emite luz muito fortemente e pode ser um ótimo material para a fabricação de LEDs [light-emitting diodes]”, disse Nogueira. Agência Fapesp

Esterilizador de mãos movido a energia solar para combate ao coronavírus

A energia solar fotovoltaica é uma solução que já vem sendo muito utilizada para combater os efeitos da crise elétrica mundial desencadeada pela pandemia do novo coronavírus.

Consumidores residenciais equipados com o kit de energia solar , por exemplo, seguem economizando até 95% na conta de luz mesmo com o consumo elevado durante a quarentena. Mas agora, um novo dispositivo criado por uma startup alemã promete transformar a tecnologia em uma arma direta no combate à disseminação do vírus.

O esterilizador da SunCrafter utiliza placas solares para alimentar lâmpadas ultravioletas especiais que matam o vírus ao mesmo tempo em que são seguras à pele e olhos humanos. Chamada de UV-C (luz ultravioleta germicida, no português), essa luz é emitida em comprimento de onda que consegue “desativar” o DNA dentro de bactérias, vírus e outros patógenos, cessando efetivamente sua capacidade de reproduzir e espalhar doenças. Mais especificamente, a luz UV-C danifica os ácidos nucleicos dentro desses microrganismos, formando ligações covalentes que impedem o DNA de descompactar para replicação. Quando a bactéria ou vírus tenta se replicar, cai morto.

A invenção foi ganhadora de um Hackathon promovido pela Agência Espacial Europeia (European Space Agency), que tinha como uma dos temas o combate ao Covid-19. O evento, que funciona como uma maratona de criação, reuniu cerca de doze mil pessoas de 100 países diferentes que rapidamente desenvolveram ideias para problemas distintos.

Um dos destaques do esterilizador da SunCrafter é que ele reutiliza as células fotovoltaicas de placas solares comerciais descartadas após o fim de sua vida útil, mas que ainda conseguem gerar energia.

A startup alemã, sediada dentro do campus de inovação da Siemens, em Berlim, já possui grande experiência com a reutilização de painéis solares, que utiliza para alimentar comunidades remotas. Com o prêmio de 20 mil euros recebido pelo projeto, a startup agora trabalha com parceiros para a iniciar a produção em escala do esterilizador.

Segundo Lisa Wendzich, fundadora e chefe executiva da SunCrafter, a empresa estuda como despachar um número significativo de dispositivos pelos próximos meses.

“Essa tecnologia pode ser usada em hospitais de campanha, campos de refugiados e favelas urbanas em países com pouco suprimento de energia, bem como em espaços públicos”, afirmou ela.

Pesquisadores dinamarqueses adicionam um pouco de cor ao PV no convés

Cientistas liderados pela Universidade Técnica da Dinamarca iniciaram um projeto para projetar células solares que podem ser produzidas em cores diferentes, com um efeito mínimo em seu desempenho. São células que seriam adequadas para aplicações integradas em edifícios e outras que levem em conta fatores estéticos.

cmart29, pixabay

A Universidade Técnica da Dinamarca (DTU) anunciou planos para um projeto, que envolve parceiros do setor, para desenvolver módulos fotovoltaicos multicoloridos.

O objetivo do projeto é produzir módulos solares para aplicações fotovoltaicas integradas em edifícios (BIPV) que podem ser coloridos para se adaptarem à estética de uma estrutura sem comprometer significativamente o desempenho dos painéis.

"O consumo de energia nos edifícios representa quase 40% do consumo total de energia na Dinamarca", disse o pesquisador da DTU Peter Poulsen. "Portanto, a integração de células solares em materiais de construção é cada vez mais importante no objetivo de se tornar independente dos combustíveis fósseis até 2050".

O projeto servirá para refinar um método desenvolvido pelo fabricante Danish Solar Energy Ltd, que opera uma pequena fábrica no sul do país. A técnica Solar dinamarquesa esconde as células solares atrás de um filme fino e transparente que tem pouco efeito no desempenho e pode ser facilmente colorido.

Uma questão de estética

Para a energia fotovoltaica no telhado e integrada aos edifícios, as preocupações estéticas são um fator que atrasa o seu desenvolvimento, uma vez que os arquitetos desconfiam do uso de materiais que não estão em conformidade com seus princípios de design. Isso levou a módulos de cores diferentes se tornando uma área popular para pesquisa. O Fraunhofer ISE da Alemanha, por exemplo, exibiu seu produto MorphoColor, que pode ser produzido em qualquer cor com uma perda de eficiência relativa de não mais que 7%, na feira PVSEC deste ano.

O projeto DTU também tenta incorporar painéis isolantes coloridos nos módulos como um processo alternativo. "O objetivo é ser capaz de colorir as células solares para que elas se adaptem a praticamente todos os edifícios", disse Poulsen.

Os módulos coloridos serão produzidos e testados em um novo laboratório planejado para o campus da DTU Risø, e os primeiros módulos são esperados no próximo ano. "Na Dinamarca, não podemos competir na fabricação de células solares de baixo custo", acrescentou Poulsen. "No entanto, podemos ajudar a garantir soluções tecnológicas de próxima geração quando se trata de soluções integradas na construção".

Titânio pode melhorar células da perovskita

Cientistas do instituto russo NUST MISIS e da Universidade de Roma descobriram que um carboneto de titânio bidimensional pode melhorar o desempenho de uma célula solar de halogeneto de perovskita quando adicionada em quantidades microscópicas pelas diferentes camadas celulares.

Cientistas e colaboradores da NUST MISIS da Universidade de Roma fizeram uma descoberta que poderia melhorar ainda mais o desempenho das células solares de perovskita.

Imagem: sgnuskov / Wikimedia Commons

Um artigo de cientistas da Universidade Nacional de Ciência e Tecnologia da Rússia (NUST MISIS) e da Universidade Tor Vergata, em Roma, descreveu como o MXene, um carboneto bidimensional de titânio, pode proporcionar um aumento de até 25% no rendimento em células solares de perovskita.

Os cientistas disseram que o MXene reduz as perdas à medida que os elétrons se movem entre o absorvedor e as camadas de eletrodo em uma célula. "Descobrimos que o MXenes, devido à sua estrutura bidimensional exclusiva, pode ser usado para ajustar as propriedades da superfície da perovskita, o que permite uma nova estratégia de otimização para esta célula solar de terceira geração", disse Aldo di Carlo, professor de optoeletrônica e nanoeletrônica. da Universidade de Roma.

As experiências, descritas no documento " MXenes de carboneto de titânio para funções de trabalho e engenharia de interface em células solares de perovskita ", publicadas na Nature Materials , testaram várias estruturas de dispositivos diferentes que incorporam MXenes em diferentes partes da célula. Quando os dispositivos foram medidos em relação às células de referência sem o MXene, o grupo constatou que a configuração mais eficiente tinha os materiais integrados em todas as camadas e na interface entre eles.

Aumento de eficiência

"Para melhorar a eficiência das células solares de perovskita, precisamos otimizar a estrutura do dispositivo e a interface principal e as propriedades de massa de cada uma das camadas para melhorar o processo de extração de carga nos eletrodos", disse o pesquisador da NUST MISIS. Danila Saranin. “Juntamente com nossos colegas italianos, realizamos uma série de experimentos incorporando uma quantidade microscópica de MXenes na célula solar de perovskita. Como resultado, conseguimos aumentar a eficiência dos dispositivos em mais de 25% em comparação com os protótipos originais. ”

Os pesquisadores dizem que agora trabalharão na estabilização dos dispositivos MXene de perovskita e no aumento do desempenho. Eles confiam que os dispositivos podem ser expandidos para aplicação comercial. "O principal resultado deste trabalho é a identificação de alterações nas propriedades elétricas dos semicondutores causadas pela introdução do MXenes", disse Anna Pazniak, cientista da NUST MISIS que trabalhou no artigo de pesquisa. "Portanto, este novo nanomaterial tem um grande potencial para uso em produção em larga escala".

Cientistas alemães se unem para criar células de perovskita em tandem

Dois dos principais institutos de pesquisa da Alemanha e um fabricante de módulos CIGS anunciaram planos para trabalhar no desenvolvimento de células tandem perovskita-CIGS com o objetivo de produzir módulos de camada fina com eficiência superior a 30%.

Os parceiros do projeto Capitano trabalharão por três anos em conceitos de módulos tandem de alta eficiência com a tecnologia perovskita-CIGS. - Imagem: KIT / Marcus Breig

O Instituto Alemão de Tecnologia Karlsruhe (KIT), o Centro de Pesquisa em Energia Solar e Hidrogênio Baden-Würtemburg (ZSW) e o fabricante do módulo CIGS Nice Solar Energy anunciaram sua ambição de projetar módulos fotovoltaicos em tandem baseados em CIGS e perovskita, que teoricamente, eles podem atingir eficiências bem acima de 30%.

O projeto conjunto, chamado Capitano, terá duração de três anos e recebeu mais de 5 milhões de euros do Ministério Federal de Economia e Energia da Alemanha.

No projeto, a ZSW se concentrará no desenvolvimento de módulos CIGS adaptados a espectros de absorção específicos para criar a melhor sinergia com uma camada de perovskita e conseguir capturar o máximo possível do espectro de luz. Isso inclui a otimização das camadas de contato intermediárias e transparentes entre as duas células.

Pedido de energia fotovoltaica integrada em edifícios

A contribuição do KIT se concentrará no desenvolvimento de novos materiais e processos para a produção de células e módulos solares de perovskita e na investigação de técnicas de fabricação escaláveis. O instituto diz que se concentrará especialmente nos métodos de moldagem de slots e deposição em fase gasosa. O KIT também desenvolverá um conceito de gerenciamento de luz para os módulos e cuidará dos cálculos de desempenho.

A Nice Solar Energy, com sede na Alemanha, avaliará a produção em escala industrial. A empresa fornecerá módulos CIGS para a produção de produtos em tandem e fará comparações de custos com módulos solares CIGS de conexão única, com base em uma capacidade de produção hipotética de 300 MW.

"Estamos desenvolvendo a próxima geração de módulos solares tandem de camada fina de alta eficiência com uma eficiência de mais de 30%", disse Ulrich W. Paetzold, líder do grupo de pesquisa júnior KIT. "Os campos de aplicação promissores são, por exemplo, módulos solares de alta eficiência para soluções fotovoltaicas integradas em edifícios (BIPV)".

Além do potencial de alta eficiência, os dispositivos em tandem CIGS-perovskita oferecem a perspectiva de módulos solares leves e baratos de processar. O recorde atual de eficiência tecnológica é de 24,6% e foi estabelecido em setembro passado pelo Instituto de Pesquisa Belga IMEC.

O preto mais preto para células solares mais eficientes

Os cientistas do MIT afirmam ter criado um material 10 vezes mais preto do que qualquer outro tipo de preto visto até hoje. O novo material é capaz de absorver mais de 99,96% da luz e refletir 10 vezes menos luz do que outros materiais pretos. A invenção pode ser interessante para o desenvolvimento da tecnologia fotovoltaica de silício preto e células solares baseadas em nanotubos de carbono.

Natcore

Cientistas do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) desenvolveram um material feito de nanotubos de carbono alinhados verticalmente que afirmam ser os mais negros já registrados.

De acordo com os resultados de um estudo publicado na revista ACS-Applied Materials and Interfaces , a tecnologia patenteada de nanotubo de carbono (CNT) é capaz de absorver mais de 99,96% da luz.

"Qualquer objeto coberto com esse material CNT perde toda a sua plasticidade e parece completamente plano, abreviado / reduzido a uma silhueta negra", disse o criador da folha, o cientista do MIT Brian Wardle. "Nosso material é 10 vezes mais preto do que qualquer coisa que se sabe, embora eu ache que o preto mais preto é um alvo em movimento", disse ele. "Alguém encontrará um material mais escuro e, com o tempo, entenderemos todos os mecanismos subjacentes e podemos projetar adequadamente o preto supremo", acrescentou.

Se a afirmação for verdadeira, o novo material seria mais preto que o Vantablack, que foi desenvolvido com um processo de crescimento de nanotubos de carbono a baixa temperatura e está sendo estudado para uma possível aplicação na fabricação de células solares mais eficientes para capturar o luz Este material foi desenvolvido pela empresa britânica Surrey NanoSystems e é capaz de absorver até 99,96% da luz.

Pesquisadores do MIT, que já haviam trabalhado em como melhorar as propriedades elétricas e térmicas dos nanotubos de carbono em materiais eletricamente condutivos, como o alumínio, disseram que o material poderia ser aplicado para reduzir o brilho indesejado em cortinas ópticas ou para ajudar Telescópios espaciais para detectar exoplanetas em órbita.

Potencial solar

O professor Wardle disse à revista pv que o novo material também poderia ser aplicado no campo da energia solar. “Sim, essa é uma das áreas de aplicação que identificamos como as mais promissoras para a CNT no alumínio, devido à conexão direta entre a CNT e o alumínio metálico, ou seja, não existe uma camada de alumina entre elas que limite o transporte elétrico e térmico da CNT para ou do alumínio ”, acrescentou.

No entanto, a equipe de pesquisa do MIT não explorou o uso do material em tecnologias de silício preto ou células solares baseadas na CNT até o momento.

Negligenciado pela indústria, o interesse nos processos de produção de silício preto voltou a surgir recentemente com a adoção de serras de fio diamantado entre grandes fabricantes. Empresas como a Canadian Solar, a GCL Systems Integration e a Suntech estão explorando essa tecnologia.

Com as nanoestruturas gravadas em sua superfície, o silício preto possibilita a produção de células solares com uma área de superfície maior e a capacidade de absorver a luz em ângulos mais amplos. As células solares convencionais capturam fótons indiretos com menos eficiência. O silício preto também é mais eficiente para absorver comprimentos de onda mais curtos da luz.

A Universidade Nacional da Austrália atinge um novo recorde de eficiência para perovskita

Os cientistas da instituição alcançaram uma eficiência de 21,6% com uma célula de perovskita de 1 cm². O marco foi verificado como um novo recorde mundial para perovskitas desse tamanho.

O Dr. Jun Peng e o Professor Associado Thomas White, com suas células de perovskita de 1 cm², quebraram um recorde. - Imagem: Lannon Harley / ANU

A Universidade Nacional da Austrália estabeleceu um novo recorde de eficiência de 21,6% para uma célula solar de perovskita de junção única de 1 cm².

O recorde foi anteriormente detido pelo Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Ulsan da Coréia do Sul, que atingiu 22,1% em uma célula menor de perovskita em 2017, mas excedeu 19,7% quando foi estendido para um centímetro quadrado.

A tabela das Melhores Eficiências de Células de Pesquisa, publicada pelo Laboratório Nacional de Energia Renovável dos EUA indica que outra célula de perovskita, desenvolvida em conjunto pelo Instituto de Pesquisa de Tecnologia Química da Coréia e pelo MIT, é de 25,2%, mas não parece que mais detalhes tenham sido publicados.

"Quando eles são muito jovens, é difícil mensurá-los com precisão e não é necessariamente representativo do que aconteceria se eles fossem expandidos", disse o professor associado da ANU, Thomas White. "Portanto, nosso resultado é o mais alto em uma escala que muitos consideram o mínimo: um centímetro quadrado".

Engenharia de nanoestruturas

A última célula que mantém um registro é baseada em um material especialmente projetado com uma nanoestrutura que permite alta tensão e corrente. O Laboratório de Desempenho Fotovoltaico da Organização de Pesquisa Científica e Industrial da Commonwealth certificou o recorde de eficiência da Universidade Nacional da Austrália.

O estudo da ANU recebeu financiamento da Agência Australiana de Energia Renovável.

White observou que o desafio pendente dos perovskitas é a estabilidade e a prova de que eles podem atender às expectativas da indústria por uma vida operacional de 25 a 30 anos. O professor associado disse que o objetivo final da universidade é combinar seus perovskitas em um dispositivo tandem com silício, objetivo que várias empresas estão abordando a realidade, com a expectativa de expandir as linhas de produção em vários locais.

HZB atinge uma eficiência de 23,26% com a célula tandem CIGS-perovskita

Cientistas do centro de pesquisa Helmholtz Zentrum Berlin, na Alemanha, apresentaram um novo recorde mundial de eficiência para uma célula em tandem que combina CIGS e tecnologia de perovskita na quarta-feira na conferência PVSEC da UE em Marselha (França). O desenvolvimento de uma camada de revestimento orgânico entre os dois semicondutores foi fundamental.

HZB

O Helmholtz Zentrum Berlin (HZB) estabeleceu um novo recorde de eficiência de 23,26% com uma célula tandem de perovskita / CIGS de 1 cm². Isso representa uma melhora significativa em relação aos 21,6% alcançados pelo HZB em fevereiro.

O novo registro significa que a eficiência das células tandem está próxima do recorde de 23,35% de uma célula CIGS autônoma de 1 cm² definida em janeiro pela Solar Frontier. Se os cientistas puderem demonstrar um ganho de eficiência para a estrutura em tandem em uma célula independente, como já foi alcançado com a tecnologia perovskita / silício, a combinação pode despertar um interesse muito maior.

O instituto de pesquisa belga imec também alcançou uma eficiência de 24,6% com um dispositivo tandem perovskita / CIGS em setembro passado, com uma célula de 0,5 cm² e uma estrutura de quatro terminais, evitando perdas de interface CIGS / perovskita.

O registro HZB foi apresentado nesta quarta-feira na conferência PVSEC da UE em Marselha (França) pelo cientista Steve Albrecht, que explicou que uma das principais inovações que permitiram a conquista foi o desenvolvimento de uma camada orgânica entre as duas células, o que reduziu a perdas no eletrodo que separa as duas camadas celulares ativas.

Imagem microscópica da célula fotovoltaica em tandem HZB e da monocamada avermelhada de montagem automática entre as camadas CIGS e perovskita. Imagem: HZB

A camada é baseada em moléculas orgânicas de carbazol combinadas com ácido fosfônico e auto-montadas em uma monocamada que cobre a superfície áspera dos semicondutores. "As SAM [monocamadas auto-montadas] são surpreendentemente simples e robustas", disse Amran Al-Ashouri, um estudante de doutorado da equipe Albrecht. “Isso também permite escalá-los para níveis industriais. Além disso, eles são compatíveis com uma ampla variedade de substratos e seu consumo de material é extremamente baixo. ”

O grupo registrou duas patentes para inovações na célula e espera que seu trabalho acelere o progresso em direção a tecnologias fotovoltaicas perovskitas viáveis ​​e de baixo custo.

Start-up francesa lança motor solar

A invenção converte a energia produzida pelas células fotovoltaicas diretamente em movimento mecânico sem a necessidade de baterias ou eletrônicos de potência. Seus desenvolvedores afirmam que a robustez do motor solar pode alimentar bombas de água e turbinas de ventilação por mais de 20 anos sem manutenção.

Saurea

A empresa francesa Saurea apresentou uma tecnologia de motor elétrico que converte energia solar diretamente em rotação mecânica. O primeiro produto da empresa fornece movimento rotativo capaz de extrair água para irrigação agrícola e fornecer ar fresco para ventilar edifícios.

"É o primeiro motor solar do mundo", disse Isabelle Gallet-Coty, uma das fundadoras da Saurea. "Alimenta-se completamente de energia renovável e tem a particularidade de não ter problemas técnicos".

Movimento perpétuo

Diferentemente dos motores elétricos convencionais, a tecnologia Saurea converte diretamente a energia solar em movimento rotativo sem a necessidade de eletrônicos de potência, o que confere resistência incomum ao motor solar.

"Os componentes eletrônicos de conversão de energia geralmente precisam ser substituídos", disse Gallet-Coty. Saurea também afirma que o motor pode funcionar sem manutenção por 20 anos.

Segundo a empresa, esta solução oferece economia financeira aos clientes e torna o motor particularmente adequado para uso em áreas isoladas.

Uma empresa familiar

O motor solar é o resultado de um trabalho de pesquisa e desenvolvimento que se estende por três gerações. O inventor Alain Coty registrou cinco patentes de tecnologia durante sua vida. A nora Isabelle e o filho levaram o produto ao mercado e a filha, Louise, é responsável pelo desenvolvimento comercial.

A empresa familiar, fundada oficialmente há três anos, monta motores solares em uma oficina na Borgonha, no centro da França, e agora está estabelecendo uma rede de distribuição.

Isabelle Gallet-Coty disse que o preço de venda do motor solar é de € 2.500-3.500, dependendo da aplicação. A Saurea também oferece o fornecimento do produto integrado às bombas montadas por seus parceiros e pretende expandir sua gama de produtos.

"Atualmente, estamos lançando nosso primeiro motor solar mecânico de 130W para aplicações de ventilação e bombeamento", acrescentou Isabelle, "por exemplo, para irrigar as paredes das culturas ou alimentar nebulizadores urbanos [que emitem nuvens de orvalho e são amplamente usados ​​para combater mosquitos]. Mas é o nosso motor intermediário. Atualmente, mais dois são desenvolvidos com potências de 50 W e 250 W. ”

Autor: Benedict O'Donnell

Acciona abre um centro para testar tecnologias fotovoltaicas no norte do Chile

No centro, a empresa espanhola testará, em particular, o comportamento mecânico e energético dos módulos de tecnologia cristalina bifacial, célula dividida e camada fina de telúrio de cádmio (CdTe).

A usina solar El Romero, no município de Vallenar, na região de Atacama. - Foto: Acciona

A Acciona lançou um centro de inovação no Chile com o objetivo de testar novas tecnologias fotovoltaicas. De acordo com a empresa em nota, o centro testará, em particular, o comportamento mecânico e energético dos módulos de tecnologia cristalina bifacial, telureto de cádmio de célula dividida e camada fina (CdTe).

Inicialmente, os especialistas da empresa espanhola analisarão as tecnologias de painéis fornecidas pelo produtor chinês JA Solar e pelo fabricante americano de filmes finos First Solar, além de seguidores dos fabricantes espanhóis STI Nordland e Soltec.

“O centro de inovação, no qual duas das três zonas de ventiladores já foram instaladas, terá uma instalação de geração de energia de 492 kWp (nominal 180 kW), equipada com um total de 1.280 módulos, divididos em três grupos de seguidores conectados por sua vez a nove investidores ”, afirmou a empresa no comunicado.

A instalação também será equipada com dispositivos de medição e monitoramento, como radiação solar incidente e refletida, temperatura ambiente e do módulo ou produção de cada tipo de módulo.

Em julho, sempre no Chile, a Acciona lançou o programa I'mnovation #Startups para identificar e promover projetos desenvolvidos com as novas tecnologias aplicáveis ​​nas áreas de Mineração Sustentável, Mobilidade Inteligente e Cidades Inteligentes.

A usina solar Romero tem uma capacidade de 246 MW e está localizada no norte do Chile, na região de Antofagasta.

Cientistas japoneses desenvolvem uma célula sensibilizada para tingir com uma eficiência de 10,7%.

O desempenho aprimorado foi alcançado utilizando um material em ponte com metileno, o corante molecular DfZnP-iPr.

Imagem: Izumi Mindy Takamiya

Pesquisadores do Instituto de Ciências Integradas de Materiais Celulares da Universidade de Kyoto, no Japão, afirmam ter desenvolvido uma célula solar sensibilizada por corantes com uma eficiência de 10,7%.

Em seu artigo "Renascença de porfirinas fundidas: estratégia substituída por tiofeno com ponte de metileno substituída por células solares sensibilizadas por corantes de alto desempenho" publicada no Journal of the American Chemical Society , os cientistas afirmam que o dispositivo é a tecnologia mais eficiente disponível para corar células sensibilizadas com sensibilizadores de porfirina fundidos.

Para alcançar o desempenho aprimorado, os pesquisadores usaram um material em ponte com metileno - um novo corante molecular chamado DfZnP-iPr - quando fundido com o núcleo de porfirina.

Segundo os autores do documento, a fusão de um pequeno anel aromático em ponte com metileno substituído por um núcleo de porfirina lhes permitiu eliminar os problemas típicos das células solares baseadas em sensibilizadores aromáticos de porfirina. Esses dispositivos geralmente têm uma alta tendência à agregação e uma vida útil curta de excitons.

Os pesquisadores disseram que a fusão supera esses inconvenientes, principalmente suprimindo a agregação.

"Nossa estratégia reiniciará a exploração de sensibilizadores aromáticos de porfirina fundidos a DSSCs de alto desempenho [células solares sensibilizadas por corantes]", disse a equipe de pesquisa.

Os cientistas afirmam que a fusão de anéis aromáticos em um núcleo de porfirina está se tornando uma opção atraente para células sensibilizadas por corantes devido à sua conjugação prolongada com π e à consequente absorção em vermelho.

Cientistas franceses tentam descobrir os segredos da perovskita negra

A análise de raios X poderia ter resolvido o mistério de como preservar a absorção óptica nas camadas de perovskita. Os pesquisadores dizem que a descoberta pode ajudar a estabilizar o material e acelerar o lançamento de um novo ingrediente para a pesquisa fotovoltaica.

Imagem: KU Leuven

Uma equipe internacional de pesquisadores liderada por Julian Steele, da Universidade KU Leuven, na Bélgica, afirma ter desenvolvido um processo para melhorar a estabilidade térmica de um dos materiais de perovskita mais promissores para aplicações fotovoltaicas: CsPbI3.

"Um dos maiores obstáculos à implantação comercial de células solares de perovskita é a instabilidade", disse Steele. "O custo de seus ingredientes é baixo, sua eficiência dispara, mas sua estabilidade continua sendo um problema".

Todas as variantes de perovskita descobertas até o momento são quimicamente sensíveis. A exposição ao ar, umidade, luz e calor pode alterar suas ligações químicas e degradá-las. Steele disse que a incorporação de césio na formulação de CsPbI3 torna o material mais robusto, mas também introduz instabilidade de fase, o que suscita uma nova preocupação para os fabricantes de células solares sobre se as moléculas mudarão de disposição a qualquer momento. .

O polimorfismo, como é conhecido, é desconcertante para os fabricantes. A mais de 320 graus Celsius, o CsPbI3 adota uma estrutura cristalina que o torna preto e opaco; à temperatura ambiente, ele retorna a uma configuração amorfa que lhe confere uma cor amarelada. Esta última forma reduz consideravelmente a absorção de luz e a eficiência de qualquer célula solar na qual o material é incorporado.

Durante anos, não foi possível esclarecer o processo que governou a transformação de fases no CsPbI3. Os pesquisadores conseguiram impor uma fase cristalina incorporando novos compostos químicos em suas camadas de perovskita ou alterando o tamanho dos cristais que os compunham. No entanto, ninguém conseguiu explicar por que esses truques funcionam. Um quebra-cabeça recorrente se refere ao motivo pelo qual as camadas recozidas em condições idênticas às vezes ficam amarelas e outras pretas quando resfriadas à temperatura ambiente.

Alta tensão

As medições feitas no Centro Europeu de Radiação Síncrotron em Grenoble, França, identificaram recentemente um candidato que pode conduzir a transição de fase: o substrato no qual a camada de perovskita é depositada.

Em um artigo publicado na revista Science , Steele explicou que a união entre a camada de perovskita e a superfície de vidro na qual é aplicada pode causar uma tensão na camada que é capaz de entrelaçar a fase desejada como resultado.

De acordo com o estudo, no qual participaram cientistas de 11 centros de pesquisa de três continentes, a interface entre perovskita e o substrato formado durante o recozimento em alta temperatura é mantida mesmo após o retorno à temperatura ambiente. Se a queda de temperatura for bastante pronunciada, a perovskita poderá reter a malha de vidro da interface e adaptar-se a ela.

A camada de perovskita se estende "como um acordeão" quando aquecida, disse Steele. O investigador principal acrescentou: “Quando esfria, essa camada tenta compactar novamente, mas a interface que se formou com o substrato a mantém estendida. Mostramos em nosso estudo que essa tensão entre a camada de perovskita e o substrato pode ser usada para estabilizar a fase cristalina que forma as camadas de perovskita preta. ”

Por Benedict O'Donnell

Zhonghuan Semiconductor apresenta a super bolacha de 12 polegadas

O fabricante diz que seu produto Kwafoo melhora a eficiência e, se usado em módulos PERC apropriados do tipo p, pode ter uma potência de 610 W.

Imagem: Zhonghuan Semiconductor

A fabricante de wafer Zhonghuan Semiconductor, com sede em Tianjin, lançou um grande produto: uma bolacha 75% maior que as bolachas G1 convencionais que, segundo ele, em um formato tecnológico ideal, poderiam produzir uma potência de saída de até 610 W.

A bolacha 'Kwafoo' de 12 polegadas pode gerar esse desempenho se for usada em um módulo PERC (contato traseiro do emissor passivado) de 60 peças do tipo 'p' com células solares cortadas pela metade (ou meia célula).

Em sua publicidade para anunciar o novo produto, o fabricante disse que "trabalharia em estreita colaboração com parceiros em toda a cadeia de valor para criar uma plataforma de menor custo e mais eficiente para o mercado solar fotovoltaico".

Melhor quanto maior

O novo produto gerará “um BOS [saldo do sistema] muito mais baixo e um LCOE [custo nivelado de preços de energia para] projetos fotovoltaicos e maior lucratividade”, disse o presidente de Zhonghuan, Shen Haoping, acrescentando : "Isso ajudará a expansão de projetos de paridade de rede e impulsionará significativamente o desenvolvimento de todo o mercado fotovoltaico global".

A bolacha monocristalina de 12 polegadas da série M12 tem um comprimento lateral de 210 mm, em comparação com a bolacha tradicional de 158,75 mm e ainda maior que os produtos de 166 mm produzidos por alguns dos rivais de Zhonghuan desde o ano passado. A medida diagonal é 295 mm, em comparação com os 223 mm convencionais.

Com a reivindicação de Zhonguan de posicionar a bolacha à frente da usada por Longi no módulo de 500 W que ele apresentou na SNEC em Xangai no início deste ano, o fabricante de Tianjin também diz que seu produto pode aumentar a eficiência de conversão de Longi. 0,91% a mais de 20%.

Por Vincent Shaw

Os custos de fabricação de células solares III-V continuam caindo

Laboratório Nacional de Energia Renovável dos EUA UU. relatórios sobre novos avanços na redução do custo das células solares III-V. Os cientistas refinaram sua tecnologia D-HVPE 'nova e com 50 anos de idade' para aumentar o rendimento de células solares de arseneto de gálio por um fator superior a 20. O desenvolvimento é um passo potencial para reduzir o custo de As células solares são incrivelmente eficientes para fins cotidianos.

Dennis Schroeder / NREL

O arseneto de gálio (GaAs) e outros materiais III-V, nomeados de acordo com os grupos aos quais pertencem na tabela periódica, estão entre os mais conhecidos em termos de potencial de eficiência para células solares. Mas o custo até agora os limitou a aplicações que alimentam satélites e drones.

No ano passado, cientistas do Laboratório Nacional de Energia Renovável (NREL) nos Estados Unidos começaram a trabalhar com um processo chamado epitaxia dinâmica em fase de vapor de hidreto (D-HVPE), que muitos na comunidade de P&D solar eles consideram obsoletos e ineficientes e descobriram que isso poderia reduzir bastante o tempo de produção das células, reduzindo significativamente os custos. De acordo com Kelsey Horowitz, do NREL Strategic Energy Analysis Center, com mais otimizações para o processo e as economias de escala, o custo de produção de células solares III-V atualmente pode cair entre US $ 0,20 e US $ 0,80 / W.

O NREL publicou os detalhes da primeira dessas otimizações. Em um artigo publicado na Nature Communications , os cientistas relatam uma taxa de crescimento aprimorada para uma camada base de cerca de 23 segundos, em comparação com mais de oito minutos no processo anterior. "Se pudermos reduzir custos, isso abriria muitos mercados onde esses dispositivos seriam úteis", disse Aaron Ptak, cientista sênior da NREL. "Em qualquer lugar que você precise de um dispositivo de alta eficiência, fino, leve e flexível, como estojos de carregamento eletrônico, veículos elétricos, sistemas fotovoltaicos embutidos em prédios, telhados, drones".

Mais de 29% de eficiência

O processo D-HVPE já produziu células com 25% de eficiência. A equipe da NREL espera atingir 27% usando seu design e diz que as maiores eficiências já alcançadas com taxas de crescimento muito mais lentas não devem estar fora de alcance. "Fundamentalmente, não vemos nenhuma razão pela qual não possamos alcançar eficiências de MOVPE superiores a 29%", disse o co-autor do documento Kevin Schulte, referindo-se ao processo de epitaxia na fase de vapor orgânico metálico. "Existem alguns obstáculos técnicos que precisamos eliminar para chegar lá, mas estamos trabalhando neles."

A equipe usou o D-HVPE para cultivar camadas de GaAs a uma taxa de até 320 micrômetros por hora e 206 micrômetros por hora para fosfeto de índio-gálio, usado como uma camada passivadora nas células GaAs e como uma camada absorvente de GaAs. luz Os pesquisadores da NREL também disseram que o processo elimina muitos dos materiais caros necessários na produção do MOVPE.

"O que prometemos é a mesma eficiência do dispositivo, a mesma qualidade do material, mas a um custo muito baixo", acrescentou Ptak. "As altas taxas de crescimento que levam ao alto desempenho são uma das maneiras pelas quais vamos reduzir custos".

Uma camada de átomos para "libertar os elétrons"

Cientistas da Universidade do Kansas dizem que adicionar uma camada de dissulfeto de molibdênio semicondutor bidimensional pode melhorar muito o desempenho de células solares orgânicas. A pesquisa também poderia informar os esforços para projetar a interface entre camadas em células orgânicas híbridas.

A pós-graduanda Tika Kafle, à direita, trabalha com espectroscopia de fotoemissão resolvida no tempo. Imagem: Cody Howard / Universidade do Kansas

Uma equipe de cientistas da Universidade do Kansas descobriu que combinar a ftalocianina de zinco semicondutora orgânica com uma única camada de átomos de dissulfeto de molibdênio pode melhorar muito o desempenho do material como uma célula solar.

Usando equipamentos de espectroscopia de fotoemissão, a equipe foi capaz de observar o comportamento dos elétrons no material. Isso levou a várias descobertas sobre a interface entre os dois materiais que, segundo os pesquisadores, poderiam determinar novas direções para a pesquisa de células solares orgânicas e semicondutores bidimensionais.

"Uma das suposições predominantes é que elétrons livres podem ser gerados a partir da interface, desde que os elétrons possam ser transferidos de um material para outro em um período relativamente curto de tempo - menos de um trilionésimo de segundo", disse Wai-Lun Chan. professor associado de física e astronomia na Universidade do Kansas. “No entanto, meus alunos de pós-graduação e eu descobrimos que a presença da transferência eletrônica ultra-rápida em si não é suficiente para garantir a geração de elétrons livres da absorção de luz. Isso porque os 'buracos' podem impedir que os elétrons se afastem da interface. Se o elétron pode estar livre dessa força de ligação depende da paisagem energética local perto da interface. ”

Jornadas eletrônicas de rastreamento

Os experimentos estão descritos no artigo Efeito do Cenário Energético Interfacial na Geração de Carga Fotodinâmica na Interface ZnPc / MoS 2 , publicado no Journal of the American Chemical Society . A equipe usou um pulso de laser com duração de 10 -14 (dez quadrilésimos de segundo) para colocar elétrons em movimento e, em seguida, um segundo pulso para expulsar os elétrons da amostra.

Isso permitiu aos cientistas calcular a jornada dos elétrons após o primeiro pulso de laser e sua posição em relação à interface.

Os pesquisadores dizem que suas descobertas permitirão que novas pesquisas desenvolvam princípios para o projeto de células fotovoltaicas orgânicas híbridas. "Essas medidas detalhadas nos permitiram reconstruir a trajetória do elétron e determinar as condições que permitem a geração efetiva de elétrons livres", disse Hui Zhao, professor de física e astronomia da Universidade do Kansas e co-autor do artigo.

Outra rota para perovskitas de alto desempenho

Cientistas da Pennsylvania State University desenvolveram uma nova classe de materiais de perovskita, que, segundo eles, exibe propriedades únicas que podem ter várias implicações para o desenvolvimento de células solares de perovskita, bem como outras aplicações eletrônicas.

Imagem: Penn State

Uma classe de materiais de perovskita bidimensional sintetizados por uma equipe de cientistas da Universidade Estadual da Pensilvânia exibiu um conjunto único de propriedades, que a equipe diz que poderia abrir novos caminhos para o desenvolvimento de células solares e outros dispositivos eletrônicos baseados em a tecnologia.

A principal descoberta em sua pesquisa é que o material é altamente condutor em suas bordas e isolante em seu núcleo. "Encontramos um material que tem propriedades completamente diferentes ao longo das bordas em comparação com o núcleo", explicou Shashank Priya, professor de ciência e engenharia de materiais e vice-presidente associado de pesquisa da Penn State. "É muito incomum que a corrente possa fluir nas bordas e não no centro de um material, e isso tem implicações enormes para o projeto de arquiteturas de células solares."

O material, descrito no documento Distinto estado da aresta da camada condutora na perovskite bidimensional (2D), publicado na revista Science Advances, compreende camadas empilhadas alternadamente de uma camada à base de hidrocarbonetos orgânicos e uma camada de cristais inorgânicos de haleto de chumbo. A célula é construída dessa maneira para que a camada orgânica proteja os cristais da umidade, o que causaria a degradação. No entanto, neste caso, observou-se que a estrutura em camadas tinha grandes variações na condutividade.

De acordo com os pesquisadores, o aproveitamento dessas propriedades poderia proporcionar um aumento de eficiência para a tecnologia solar, criando caminhos adicionais para uma carga passar pelo dispositivo. Eles também teorizam que isso poderia abrir novas possibilidades no campo da nanoeletrônica e também ser um bom candidato para uso em nanogeradores triboelétricos, que transformam movimento em eletricidade. "Em toda a extensão desses materiais, você tem uma junção entre metal e semicondutor, e há muitos dispositivos hipotéticos propostos com base nessa junção", disse Priya.

Cientistas estabelecem novo recorde de eficiência para perovskita de cristal único

Cientistas da Universidade da Ciência e Tecnologia King Abdullah da Arábia Saudita estabeleceram um novo recorde de eficiência de 21,09% para uma única perovskita de cristal. Os pesquisadores dizem que isso destaca um lugar para a tecnologia se desenvolver ao lado das versões multicristalinas que estão progredindo em direção à comercialização.

Edifícios de laboratório no campus da KAUST em Thuwal, Arábia Saudita. 

Imagem: AT / Wikimedia Commons

Uma equipe de cientistas da Universidade King Abdullah de Ciência e Tecnologia (KAUST) na Arábia Saudita desenvolveu um método para o crescimento de perovskitas de um único cristal e alcançou uma eficiência recorde de ajuste para esta tecnologia em 21,09%.

Enquanto certas configurações de perovskita estão muito longe da comercialização , o potencial mais amplo da tecnologia para células solares de alta eficiência é bem conhecido, e universidades e institutos de pesquisa em todo o mundo estão trabalhando em uma infinidade de diferentes configurações e processos para obter o máximo proveito esta estrutura cristalina.

Este último avanço da KAUST diz respeito às perovskitas de cristal único. Embora os benefícios da mudança do crescimento de cristais múltiplos para monocristais em silício sejam bem conhecidos, em perovskitas isso tem se mostrado desafiador até agora. As questões de estabilidade que têm atormentado o desenvolvimento da tecnologia derivam principalmente da tendência de os cristais crescerem de forma desordenada, com um elevado número de defeitos, muitos dos quais aparecem no limite de grão entre dois cristais individuais.

Desafio a pena

Cultivar uma única perovskita de cristal pode ser uma maneira de eliminar muitos desses defeitos; e é, portanto, visto pela KAUST e vários outros institutos de pesquisa como um desafio que vale a pena superar. "Raciocinamos que esses cristais individuais oferecem uma chance para a tecnologia de células solares de perovskita superar essas limitações e chegar o mais perto possível do limite teórico de eficiência", diz Omar Mohammed, professor assistente de ciência química na KAUST e co-autor do estudo. trabalho de pesquisa.

Mohammed e sua equipe produziram monocristais de triiodeto de chumbo metilamônio (MAPbI 3) usando um método onde o processo de cristalização foi iniciado entre dois substratos revestidos com polímero que restringem fisicamente o crescimento do cristal a uma dimensão. O seu método e os dispositivos produzidos são descritos no documento Single-Crystal MAPbI 3 Células Solares de Perovskite com Eficiência de Conversão de Energia de 21%, publicado na revista ACS Energy Letters .

Os cristais produzidos tinham 20 micrômetros de espessura. Estes foram então processados ​​com cobre para criar células solares medindo 1mm², o que alcançou a eficiência máxima de 21,09%. A equipe diz que eles ficaram surpresos com os resultados, e espera enfrentar o problema do crescimento de filmes cristalinos muito mais finos que 20 micrômetros, o que eles descrevem como "extremamente desafiador".

Enquanto os cristais simples de perovskita teriam que ser cultivados muitas vezes maiores do que os 3-6mm alcançados aqui para ser de qualquer interesse comercial, os pesquisadores dizem que a alta eficiência alcançada destaca o potencial de cristais individuais no desenvolvimento de dispositivos solares baseados em perovskita.

Hanergy envolve 460 kW de CIGS em torno do arranha-céu chinês

A tecnologia de película fina de seleneto de cobre e índio gálio está em ação à medida que a eficiência de conversão se aproxima da do silício cristalino. A tecnologia pode ser perfeitamente integrada em fachadas de edifícios comerciais que, de outra forma, seriam intensivos em energia. O potencial é enorme, mesmo se a eficiência de conversão mantiver algumas limitações.

A fachada do edifício coberto por módulos HanWall. Imagem: Hanergy

A Hanergy, fabricante do módulo CIGS de películas finas, disse que aplicou a sua fachada PV (BIPV) integrada em edifícios HanWall a um arranha-céu na cidade de Nanchang, na província chinesa de Jiangxi.

A empresa disse que anexou 4.600 módulos de filme fino da Oerlikon ao exterior do edifício China Pharmaceutical International Innovation Park, cobrindo 6.000 m². Com cada módulo com uma potência nominal de 100 W, a instalação tem uma capacidade de geração de 460 kW.

De acordo com a Hanergy, a instalação irá alimentar a eletricidade diretamente para o edifício, alimentando a iluminação interna, ventilação e ar condicionado. Como resultado, a demanda da rede do prédio será “substancialmente insignificante”.

"O projeto atual está alinhado com a nossa iniciativa Nova Cidade Ecológica, que tem como principal objetivo introduzir a ideia de eco-construção na arena pública", disse o vice-presidente sênior da Hanergy, Zhang Bin.

Potencial

Com mais países visando economias neutras em carbono líquido nos próximos 20-30 anos, o setor de construção, em particular, tem que reduzir sua pegada ecológica em 90%.

Um relatório da Plataforma Europeia de Tecnologia e Inovação para a Energia Fotovoltaica descobriu que sistemas fotovoltaicos integrados a edifícios, como o instalado pela Hanergy, poderiam constituir um mercado de 5 GW até 2030 nos países membros pós-Brexit da UE, Noruega e Suíça.

Embora o potencial não corresponda ao de instalações de telhado "regulares", a ascensão do BIPV pode ser inevitável, já que arranha-céus e prédios comerciais no centro da cidade são altamente intensivos em energia. O revestimento das fachadas de tais estruturas com filme fino pode oferecer uma opção econômica para atender a demanda de energia que geralmente coincide com as horas do dia.

Menor pegada de carbono

Os módulos de película fina de selênio de cobre e índio gálio (CIGS) tornaram-se razoavelmente competitivos em termos de eficiência de conversão, com um recorde mundial recente de 21,2% alcançado pelo fabricante chinês Hanergy . Diz-se que a tecnologia também provoca menos emissões de dióxido de carbono durante a produção do que os rivais cristalinos convencionais. O CIGS tem uma pegada de 12-20g de CO 2 equivalente por kilowatt-hora de capacidade de geração comparado a 50-60g para módulos de silício cristalino e 700g-1kg para capacidade de geração baseada em combustível fóssil.

No entanto, poucos analistas parecem ter considerado a relutância dos arquitetos em trabalhar com módulos de fachadas de filme fino. O mercado manteve-se relativamente pequeno, apesar das suas aparentes vantagens.

Em dezembro, a Hanergy garantiu um contrato com a Environmental Technology Solutions na Austrália para fornecer 4,3 MW de seus módulos CIGS pretos sem moldura para “projetos comerciais de alto padrão”. O acordo marcou a primeira ocasião em que a Hanergy comercializou com sucesso seus módulos HanWall fora da China.

A feira SNEC, apresenta o futuro PV superior a 400 Wp

Olhando para o futuro, publique a SNEC

Na esteira da feira da SNEC de 2019 em Xangai, o analista-chefe da PV InfoLink, Corrine Lin, investiga as novas tecnologias de células e módulos que foram exibidas na feira.

Corrine Lin é Analista Chefe da PV InfoLink de Taiwan. Ela trabalha em condições de mercado, preços de mercado à vista, expansões de capacidade e tecnologia de produção em toda a cadeia de suprimentos. Imagem: revista pv / David Tacon

No mesmo ano, os fabricantes de PV, fornecedores de materiais e fornecedores de equipamentos usam o show da SNEC em Xangai para revelar seus novos produtos e planos. Ao contrário do ano passado, quando muitas empresas anunciaram planos de expansão de capacidade, 2019 viu os fabricantes enfatizar seus esforços de P & D e inovações tecnológicas, vários dos quais merecem destaque.

Saída do módulo superior a 400 W

No ano passado, apenas alguns fabricantes exibiram módulos de 72 células e 400 W +. Mas este ano, esses módulos de maior saída foram uma visão comum na SNEC, com vários fabricantes tentando alcançar níveis de saída acima de 400 W. Em particular, este ano, mais fabricantes apresentaram módulos do tipo n no show da SNEC. Empresas como JinkoSolar, Jolywood e Trina Solar exibiram todos os módulos TOPCon, enquanto a Jinergy, GS Solar, Tongwei, Risen e CIE Power exibiram módulos de heterojunção (HJT). Entre eles, os módulos HDT de segunda geração da GS Solar integram tecnologias HJT e interdigitated back contact (IBC). Além disso, a SunPower revelou seus novíssimos módulos IBC de célula de 6 polegadas.

Dado que a área de superfície do módulo não se tornará indefinidamente maior, montar mais células fotovoltaicas ou reduzir o espaçamento entre elas é outra maneira de melhorar a saída. Além da tecnologia de telhas, que se tornou mais comum nos últimos dois anos, 2019 viu o surgimento de tecnologias similares como pavimentação, espaçamento estreito, sobreposição e superposição de solda - todos os quais o PV InfoLink categoriza como módulos de “alta densidade”.

As técnicas de sobreposição de soldagem e sobreposição aumentam o ganho na absorção de luz, organizando as células cortadas de maneira sobreposta. Ao contrário dos módulos shingled, que conectam células com pasta condutora, essas técnicas envolvem fita altamente elástica. Superposição de soldagem e sobreposição também requer menos esforço para acomodar essas duas tecnologias em produção do que as telhas. Este ano, a Jinko, a Trina e a HaiTai Solar apresentaram módulos sem intervalos.

Módulos pavimentados, que já foram expostos na PV Expo Japan no início deste ano, são diferentes da superposição de soldagem e sobreposição. Em vez de sobrepor as células solares, os módulos pavimentados usam fitas elásticas e triangulares para conectar as células meio cortadas com firmeza, para reduzir o espaçamento e adicionar mais células aos módulos, sem perder a área de superfície absorvente de luz.

"Adicionado célula" e wafers maiores

Além das tecnologias de célula ou módulo de alta eficiência, muitos fabricantes obtêm uma produção maior, reunindo mais células, conhecidas como módulos de “célula adicional”, ou aumentando o tamanho da bolacha. No início deste ano, algumas empresas produziram em massa módulos de 78 células até 400 W, adotando a técnica de meio corte. No entanto, como a eficiência real dos módulos de células adicionadas não é aumentada significativamente, os módulos de 60 e 72 células permanecerão predominantes.

Para as bolachas mono-Si, o quadrado cheio de 158,75 mm será o desenho mais adotado no segundo semestre do ano. Apenas alguns fabricantes usam wafers maiores que isso. LG e Hanwha Q Cells, por exemplo, usam wafers M4 (161,7 mm), enquanto a Longi está promovendo wafers de 166 mm.

Para módulos tipo p exceder 400 W, é mais viável adotar tecnologias de módulos, montar mais células ou usar wafers maiores. Os módulos de alta densidade oferecem melhor eficiência do que os designs de meio corte, barramento múltiplo ou células adicionadas. As abordagens de superposição de soldagem e espaçamento estreito ganharam muita atenção dos fabricantes de módulos, já que eles só precisam ajustar o equipamento existente para acomodar os dois.

Se as novas tecnologias irão conquistar participação de mercado depende da maturidade de materiais e tecnologias, bem como do desenvolvimento de fornecedores de equipamentos. Se o desenvolvimento ocorrer sem problemas, é provável que as empresas vejam alguma canibalização do mercado de módulos shingled. Isso também fará com que as empresas do módulo reavaliem seus roteiros de tecnologia para módulos de alta densidade.

Elenco mono de volta no centro das atenções

O método de fundição mono tornou-se muito mais maduro do que há apenas oito anos, com melhorias em eficiência e aparência. Além disso, a transição para wafers maiores faz com que o elenco mono se destaque por sua competitividade em custo e taxa de rendimento. No entanto, o elenco mono ainda precisa superar problemas como densidade de deslocamento, aparência e relação preço-desempenho. Apesar de ser um pouco mais barato que o mono-Si, alguns acreditam que os clientes não vão preferir os produtos mono-fundidos porque eles têm menor eficiência. Se esses problemas puderem ser solucionados, os produtos mono-lançados poderão conseguir participação de mercado.

Durante a SNEC, GCL - o gigante mono-fundido - anunciou um acordo de 6 GW para cooperar com a Canadian Solar, Astronegy, Sunport Power e Akcome. O grupo também revelou um plano para completar upgrades para 1.400 fornos de fundição em 2020. Portanto, a produção em escala maior de mono fundido é esperada após o terceiro trimestre.

Recentemente, o setor de módulos viu um aumento nos volumes de pedidos para produtos mono-fundidos. Embora alguns fabricantes de células e módulos continuem conservadores em relação ao elenco, a maioria das empresas planeja desenvolver esses produtos. A PV InfoLink acredita que os fabricantes de wafers multi-Si e células multi-Si irão girar para produzir mono. No entanto, os movimentos desses fabricantes dependerão do desenvolvimento de empresas líderes, bem como do volume de pedidos, a partir do segundo semestre do próximo ano.

A tecnologia de módulos está inovando a um ritmo mais rápido este ano. No lado do produto mono-Si, o mercado verá o tamanho dos wafer mudar para 158,75mm e a adoção de half-cut e MBB entre o segundo semestre deste ano e 2020. Como isso requer grandes ajustes de equipamentos, wafers de 166mm não se tornarão mainstream no curto prazo. Somente a multi-Si da Canadian Solar, assim como a Longi e seus parceiros de negócios, irão desenvolvê-los no curto prazo. Em termos de produtos multi-Si, o progresso é mais lento em termos de tamanho de wafer.

Do ponto de vista da demanda do mercado, como não haverá um boom imediato de instalação no mercado chinês em julho, a demanda do terceiro trimestre pode ser ligeiramente menor do que o previsto. Olhando para a situação do mercado até agora, a demanda está estável do primeiro para o terceiro trimestre, mas haverá uma recuperação significativa no quarto trimestre, como esperado.

A previsão atual de demanda projeta que a cadeia de fornecimento de produtos mono-Si terá escassez de polissilício e wafers. Como resultado, espera-se que os preços do polissilício para wafers mono-Si e mono-Si aumentem consistentemente no terceiro trimestre, enquanto os preços de células e módulos permanecerão estáveis. Os preços dos produtos multi-Si, por outro lado, serão estáveis ​​no terceiro trimestre devido a um superávit de polissilício. No entanto, a recuperação da demanda chinesa elevará os preços de wafers, células e módulos multi-Si no terceiro trimestre.

Como a saída do módulo permanece alta e pode até subir, materiais como o EVA e o vidro testemunharam fortes saltos de preço. Dado que os preços das células PERC continuam altos, assim como a tendência de alta nos preços das células multi-Si, os fabricantes que só produzem módulos registrarão menor rentabilidade, apesar da maior demanda por painéis neste ano. De fato, o setor de módulos tornou-se o setor no qual é mais difícil obter lucros ao longo da cadeia de suprimentos.