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.

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.

Miasolé atinge 20,56% de eficiência com tecnologia flexível CIGS

A Miasolé, subsidiária da Hanergy, com sede na Califórnia, quebrou seu próprio recorde interno de eficiência de células de filme fino, superando a marca de 20%. A eficiência de 20,56% em um substrato flexível foi confirmada pelo Laboratório Nacional de Energia Renovável dos EUA.

Em janeiro, a Solliance incluiu a tecnologia CIGS da Miasole em uma célula em tandem com perovskita que alcançou 21,5% de eficiência. Imagem: Solliance

O fabricante de filmes finos Miasolé quebrou seu próprio recorde de eficiência CIGS, alcançando 20,56% com uma célula solar CIGS depositada em um substrato de folha de aço inoxidável.

O dispositivo mediu 0,86 cm² e foi produzido na linha de produção piloto da Miasolé na Califórnia. Recentemente, a empresa estabeleceu um novo recorde para um módulo CIGS de grande área flexível em 17,44% . A empresa diz que sua mais recente conquista é o resultado de melhorias no processo, observando que a eficiência de célula mini equivalente para o módulo de área grande é de 19,8%.

De acordo com Miasolé, a célula foi produzida usando processos que são diretamente transferíveis para fabricação de alto volume. O diretor de tecnologia da empresa, Atiye Bayman, disse à revista pvque a Miasolé faz seu desenvolvimento na linha de produção, e que mini-células como essa são importantes para mostrar melhorias no nível do diodo, na junção ou na camada de absorção.

Bayman prossegue explicando que aumentar de 0,86 cm² para uma célula de tamanho total de 136 cm², provavelmente significaria uma perda de eficiência de 1-1,5% devido a não-uniformidade e micro-shunt, com outra perda de cerca de 0,5% vindo de célula para módulo. Ele também observa que as medições de terceiros incluem estabilização de luz, o que pode impactar ainda mais a eficiência em 1-2%, e não é o caso das medições de mini célula.

Miasolé relata que a eficiência estabilizada de luz atual de sua linha de produção piloto na Califórnia é de 17,1%, enquanto sua fábrica na China, que opera uma versão mais antiga da receita, tem uma eficiência média de produção de 16,2%.

Galeria Rafael de Xangai para hospedar 1 MW de módulos Hanergy num conceito BIPV

A fabricante chinesa de filmes finos Hanergy anunciou planos para integrar seus módulos CIGS no telhado de 150.000 metros quadrados de um projeto de "ponte aérea" planejado como parte de um grande projeto de 'cidade tecnológica' em construção em Xangai.

Renderização da planejada Lingang Songjiang Tech City e sua instalação fotovoltaica de 1,5 km², em construção no distrito de Pudong, em Xangai. Imagem: Hanergy

A Hanergy anunciou planos para que seus módulos sejam incluídos em um ambicioso projeto de arquitetura que abrange os telhados de vários arranha-céus no distrito de Pudong, em Xangai.

A produtora chinesa de filmes finos diz que seus módulos serão integrados em um telhado de alumínio cobrindo a galeria Rafael, uma ponte aérea de 1,5 quilômetros que ligará mais de 20 arranha-céus.

De acordo com a Hanergy, o projeto está sendo projetado pelo arquiteto Rafael Vinoly para se assemelhar a uma "nuvem gigante flutuante", e será o maior telhado de alumínio do mundo e o mais longo "pátio industrial urbano" do mundo.

A galeria faz parte da Lingang Songjiang Tech City, um enorme empreendimento de uso misto planejado na China que inclui espaços de escritórios, entretenimento e compras, hotéis de luxo e centros de conferência. Em sua declaração, Hanergy afirmou que o projeto iniciou sua segunda fase de construção.

De acordo com Hanergy, o projeto é fundamental para a China 13 ª plano de cinco anos e ajudará a fornecer dados sobre a aplicação em larga escala de construção de PV integrado, a integração da energia de várias fontes, e otimização. Shine publicou em novembro de 2018 que vários institutos de pesquisa, empresas estatais e líderes do setor já haviam assinado contratos para cooperar no desenvolvimento da cidade de tecnologia.

A instalação fotovoltaica é configurada para incluir mais de 1 MW dos módulos CIGS de 125 W da Hanergy. “Estamos simplesmente empolgados em oferecer nossos módulos solares de película fina para um projeto de prestígio como este”, declarou o vice-presidente sênior da Hanergy, Zhang Bin. "Este projeto é mais um passo em frente em nossos esforços para promover o conceito de edifícios sustentáveis ​​globalmente."

Na semana passada, a Hanergy informou que havia concluído um projeto de 460 kW integrado a uma fachada de arranha-céus na cidade chinesa de Nanchang. Sua subsidiária nos Estados Unidos, Miasolé, também estabeleceu um novo recorde de eficiência trabalhando com a tecnologia CIGS em um substrato flexível, criando um potencial adicional para a integração da geração solar com outros produtos e estruturas.

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.

Hanergy envolve 460 kW de CIGS em arranha-céus chineses

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

A fachada do edifício coberta pelos módulos HanWall. Imagem: Hanergy

A Hanergy, fabricante de módulos CIGS de filme fino, aplicou sua fachada fotovoltaica (BIPV) integrada ao edifício da HanWall a um arranha-céu na cidade de Nanchang, na província de Jiangxi, na China.

A empresa informou que anexou 4.600 módulos de filmes finos 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 possui uma capacidade de geração de 460 kW.

Segundo Hanergy, a instalação fornecerá eletricidade diretamente ao edifício, alimentando iluminação interna, ventilação e ar condicionado. Como resultado, a demanda de rede do edifício será "substancialmente desprezível".

"O projeto atual está alinhado com a nossa iniciativa New Eco City, que se destina principalmente a introduzir a idéia de construção ecológica na arena pública", disse Zhang Bin, vice-presidente sênior da Hanergy.

Potencial

Com mais países visando economias neutras em carbono líquido nos próximos 20 a 30 anos, o setor da construção civil, em particular, deve reduzir sua pegada ecológica em 90%.

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

Embora o potencial não corresponda ao das instalações "regulares" dos telhados, o aumento do BIPV pode ser inevitável, pois os arranha-céus e os edifícios comerciais do centro da cidade consomem muita energia. Revestir as fachadas dessas estruturas com filme fino pode oferecer uma opção econômica para atender à demanda de energia que geralmente coincide com o horário de verão.

Menor pegada de carbono

Os módulos de filmes finos de selênio de índio e gálio e cobre (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 também que a tecnologia gera menos emissões de dióxido de carbono durante a produção do que os rivais cristalinos convencionais. CIGS tem uma pegada de 12-20g de CO 2 equivalente por quilowatt-hora de capacidade de produção em comparação com 50-60g para módulos de silício cristalino e 700 g-1 kg de capacidade de geração com base de combustíveis fósseis.

No entanto, poucos analistas parecem ter levado em consideração a relutância dos arquitetos em trabalhar com os módulos de fachada de película fina. O mercado permaneceu relativamente nicho, apesar de suas vantagens aparentes.

Em dezembro, a Hanergy assinou 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 arranha-céus'. O acordo marcou a primeira ocasião em que a Hanergy comercializou com sucesso seus módulos HanWall fora da China.

Miasolé estabelece novo registro flexível de eficiência do CIGS

A subsidiária da Hanergy, baseada nos Estados Unidos, Miasolé, alcançou um recorde de eficiência de conversão de 17,44% para um módulo CIGS flexível de grande área. O registro foi confirmado pelo Instituto Fraunhofer para Sistemas de Energia Solar.

Em janeiro, a Solliance incluiu a tecnologia CIGS da Miasole em uma célula em tandem com perovskita que alcançou 21,5% de eficiência. Imagem: Solliance

A Miasolé anunciou hoje que atingiu 17,44% de eficiência com um módulo flexível que usa a tecnologia de cobre selênio de índio e gálio (CIGS). A conquista foi confirmada de forma independente pelo Fraunhofer ISE e será adicionada à coleção de registros de PV na revista Progress in Photovoltaics.

O recorde foi alcançado em um módulo com área de abertura de 1,08m², produzido na linha de produção da Miasolé em Santa Clara, Califórnia. O material da célula CIGS foi depositado em um substrato flexível por meio de um processo de deposição de vapor físico, segundo a empresa, produz células solares de alta eficiência com alto rendimento.

A tecnologia CIGS tem potencial para a produção de módulos solares leves e flexíveis. Embora tenha sido produzido comercialmente em pequenas quantidades durante anos, o interesse industrial na tecnologia cresceu nos últimos anos, com vários gigawatts de nova capacidade de produção aumentando na Ásia.

De acordo com Miasolé, a tecnologia flexível CIGS desenvolvida pode ser usada na construção ou mesmo em painéis integrados a veículos. "Continuaremos a liderar o setor fornecendo produtos inovadores e poderosos que permitem novas aplicações para energia solar", disse o diretor de tecnologia Atiye Bayman.

A subsidiária Hanergy Solibro detém o recorde de eficiência CIGS em um módulo solar rígido tradicional desde o início de 2018, enquanto o fabricante japonês Solar Frontier - que produziu módulos CIGS comercialmente por décadas - estabeleceu o recorde mundial para a tecnologia em 22,9%, alcançado em uma célula de 1cm².

Vários institutos de pesquisa líderes, incluindo a imec e a Solliance, relataram eficiências bem acima de 20% para células em série combinando camadas de perovskita e CIGS. Em janeiro, este último relatou 21,5% de eficiência para uma célula em tandem, cuja camada CIGS foi fornecida por Miasolé.

Novo material faz painéis solares gerar o dobro da energia elétrica.

Tornar os painéis solares mais baratos e mais eficientes é um objetivo prioritário, para podermos ter uma fonte de energia para substituir de forma permanente os tradicionais combustíveis fósseis. A investigação tem-se centrado nos materiais,com a perovskita a servir como base na investigação de uma universidade japonesa. Agora, a famosa universidade UCLA usou este material como base para bater o recorde da célula fotovoltaica mais eficiente de sempre.

Um grupo de cientistas da Escola de Engenharia Samueli da UCLA criou uma película que permite às células fotovoltaicas dos painéis solares atingirem uma eficiência de 22,4 por cento, mais que duplicando o recorde anterior de 10,9 por cento, obtido em 2015. A perovskita, feita de chumbo e iodo, foi pulverizada sobre uma célula de vidro e uma camada de CIGS, um composto que mistura cobre, índio, gálio e selénio, e esta combinação que garante uma conversão mais eficiente da luz solar em energia elétrica utilizável.

Yang Yang, professor de ciência de materiais na UCLA, explica que “o design da nossa célula permite extrair energia de duas partes distintas do espetro de luz solar, a partir da mesma área de absorção. É mais energia do que íamos conseguir só com a camada de CIGS”. A camada de dois mícron de CIGS já garantia 18,7 por cento de eficiência energética, mas o mícron adicional de perovskita funciona como um turbocompressor de um motor de automóvel, aqui aumentando a voltagem da célula e, consequentemente, a sua geração de energia.

Apesar de ter atingido um recorde de eficiência, Yang ainda não está satisfeito com o resultado final, e deseja comprovar que “o nosso design de dupla camada pode aproximar-se dos 30 por cento de conversão de luz solar em energia, e esse vai ser o nosso próximo objetivo”. Estas células fotovoltaicas vão poder ser integradas em vidros, facilitando o uso de energia solar em construções habitáveis ou de trabalho.

UM NOVO RELATÓRIO CONVINCENTE DEMONSTRA OS BENEFÍCIOS POR ATACADO DE "CASAS DE USINAS"

O consultor independente de energia Andris Bankovskis foi o autor de um novo relatório que mostra que o consumo de energia poderia ser reduzido em 60% se as casas fossem projetadas para gerar, armazenar e liberar sua própria energia. Segundo o Sr. Bankovskis, isso poderia salvar a família média até £ 600 por ano. O Sr. Bankovskis atua como membro do Painel de Peritos Técnicos, um grupo nomeado pelo Governo para assessorar nos aspectos técnicos da Reforma do Mercado de Eletricidade.

Além das vantagens de economia de custos para o consumidor, a construção de “casas como usinas de energia” também teria benefícios de longo alcance para o meio ambiente. O relatório destaca que a construção de um milhão de residências auto-geradoras poderia reduzir a capacidade de geração de pico em três gigawatts, o equivalente a uma grande usina. Também reduziria as emissões de dióxido de carbono em quase 80 milhões de toneladas em 40 anos e seria o canal para uma nova indústria no Reino Unido.

Nós fornecemos soluções fotovoltaicas integradas para a primeira sala de aula de energia positiva do Reino Unido em Swansea em 2016, o que definitivamente provou que o conceito funciona. A sala de aula combinava painéis integrados de armazenamento solar e de teto usando nossa tecnologia CIGS (Cobre Indio Gálio Seleneto), com coleta de calor solar nas paredes voltadas para o sul. Nos seis meses em que a sala de aula operou, gerou mais energia do que consumiu.

O conceito de “casas como usinas de energia” está prestes a ser implementado em uma escala muito maior através do desenvolvimento da Habitação Neath em Casas Ativas, que recentemente recebeu permissão de planejamento. Este novo e pioneiro empreendimento de habitação social será o primeiro do tipo a construir 16 novas casas geradoras / poupadoras de energia.

Em parceria com o condado de Neath Port Talbot, o novo empreendimento do Grupo Pobl, a maior associação habitacional do País de Gales, é liderado pelo Centro de Conhecimento e Inovação ESPECIFIC da Swansea University e apresenta telhados solares fornecidos pela BIPVco, armazenamento compartilhado de baterias e potencial para veículos elétricos carregamento. O desperdício de água será capturado e reciclado dentro do edifício, com o aquecimento da água vindo de coletores de calor solar nas paredes voltadas para o sul.

O desenvolvimento das Casas Ativas é extremamente significativo, pois representa a primeira oportunidade de ver o conceito testado e usado sob condições da "vida real". O fato de o projeto ter sido projetado sob um contrato padrão de projeto e construção também significa que ele pode ser replicado em escala. 

O tempo também é essencial para o seu sucesso e acreditamos que o tempo e o apetite estão maduros para mudanças significativas na forma como geramos e usamos energia. Somente neste mês, o governo anunciou planos para tornar mais fácil o armazenamento de energia em baterias e prometeu eliminar novos motores a gasolina e diesel em 2040. Os principais fabricantes de carros, incluindo a Volvo, demonstraram um compromisso similar. O fabricante de automóveis sueco está prometendo apenas produzir carros elétricos ou híbridos a partir de 2019. Este é um passo ousado e corajoso por um fabricante reconhecido mundialmente que irá inspirar outros a seguir.

O que precisamos agora é continuar construindo parcerias sólidas entre universidades desenvolvendo novos produtos com indústrias que os fabricam e distribuem ao mercado, enquanto o Governo fornece a estrutura financeira e legislativa para lubrificar as engrenagens da mudança. Sem trocadilhos!

BYPASS DIODES DE MAIORIDADE NOS SISTEMAS INTEGRADOS A EDIFICAÇÃO

O desenvolvimento de módulos solares flexíveis de película fina, incluindo as células solares Cobre-índio-Gálio-Selenídeo (CIGS), tem sido um grande benefício para o mercado de BIPV. A tecnologia não apenas forneceu aos projetistas a oportunidade de expandir a arquitetura tradicional e transformar os edifícios em estruturas esteticamente agradáveis ​​e produtoras de energia, mas também demonstrou a capacidade de alcançar melhorias impressionantes ano a ano em termos de eficiência.

No passado, os líderes no campo do BIPV só conseguiam reunir eficiências de desempenho na faixa de cerca de 8%. Isso significava que, para obter eficiências equivalentes às da tecnologia tradicional de painéis solares de silício, você precisava de duas a três vezes mais painéis solares para obter a mesma potência - a economia não só não funcionava, significava que você precisava de mais espaço para abrigar o telhado. tecnologia. Hoje, muitos dos principais produtos BIPV CIGS, como a gama Metektron e Flextron da BIPVco, estão atingindo eficiências na faixa de 16-17%, o que está ajudando a transformar a economia do BIPV de um nicho para uma tecnologia convencional.

Os fabricantes que criam a tecnologia de módulos solares flexíveis de película fina têm trabalhado arduamente para introduzir eficiências no processo de produção. Por exemplo, novas ferramentas proprietárias foram introduzidas por algumas empresas, permitindo que todas as camadas do filme PV sejam depositadas de uma só vez.

Na BIPVco, nós construímos nossos módulos com Bypass Diodes embutidos dentro da área da célula do módulo ao invés de dentro da caixa de junção como nos módulos cristalinos de silício. Isso ajuda a reduzir o efeito negativo das células sombreadas em outras partes do módulo e melhora o desempenho e a eficiência geral do sistema. Células sombreadas dissipam energia como calor e causam “pontos quentes”, arrastando a curva IV global do grupo de células. Bypass Diodes contorna este problema, permitindo que a corrente passe por células sombreadas e, assim, reduza as perdas de tensão através do módulo. Nós introduzimos um módulo com 28 diodos, o que significa que 56 células são protegidas por diodos a cada 2 células - a abordagem padrão é de apenas três diodos por módulo (1 diodo por 20 células).

À medida que a eficiência continua a aumentar, inversamente, estamos vendo o custo de produção cair, o que significa que o BIPV é mais barato do que nunca. As economias de escala, provocadas pelo surgimento de novos fabricantes e pela "industrialização" da cadeia de suprimentos, tiveram o efeito de aumentar a concorrência e reduzir os custos dentro de um nicho de mercado. Com o tempo, isso está ajudando a reduzir o preço da tecnologia BIPV. Algo que nós da BIPVco estamos muito animados.

A caminho de células solares flexíveis de alto rendimento.

Os painéis solares atuais apresentam o inconveniente de serem pesados e rígidos, o que limita consideravelmente sua utilização e aumenta seu custo de utilização. Há, certamente, células solares flexíveis, mas sua fabricação continua sendo complexa e cara, porque necessitam numerosas etapas, emprego de matérias-primas raras e produtos químicos variados.

Os pesquisadores da Stanford University (EUA) conseguiram simplificar sensivelmente o processo de fabricação das células solares flexíveis, utilizando um novo substrato sólido de dióxido de silício para depositar camadas finas de silício contendo níquel. Uma vez obtida a célula, ela é mergulhada na água à temperatura ambiente. A água, então, interage com o níquel e o dióxido de silício, o que provoca a separação da célula solar que pode, assim, ser facilmente depositada sobre um outro material. Estes estudos mostraram também que a eficiência deste novo tipo de célula solar, ou seja, seu rendimento de conversão, não foi afetado pela transferência.

Cartão Solar: pesquisadores de Stanford desenvolveram uma técnica simples para fazer células solares flexíveis, como esta que está afixada num cartão de visita. - Créditos: Stanford University.

Para o momento, este modo de produção funciona para isolar células solares a partir de uma plaqueta de silício e de dióxido de silício. Mas, não obstante este trabalho não ter ainda sido publicado, Zheng disse que esta nova técnica de fabricação funciona igualmente com células solares depositadas sobre placas de vidro. Este método deverá, portanto, permitir que sejam produzidas células flexíveis, quase duas vezes mais eficientes que aquelas sobre silício amorfo, utilizando a tecnologia CIGS (Cobre - Índio - Gálio - Selênio). 

Technology Revêem (Tradução - MIA).

Fotovoltaico ganha novo aliado: impressão por jato de tinta

A impressão por jato de tinta não é o apanágio de nossas impressoras pessoais. Esse procedimento poderia também revolucionar a indústria do fotovoltaico. Pesquisadores da Universidade do Óregon (EUA) conseguiram imprimir células de filmes finos CIGS (Cu(In,Ga)Se2) sobre suportes flexíveis. Graças a esta técnica, reduziram em 90% as perdas de material bruto. Isto equivale a uma diminuição dos custos de produção que poderia tornar a tecnologia CIGS economicamente viável.

As tecnologias que dominam atualmente o mercado do fotovoltaico são baseadas em silício, material abundante, mas de rendimento limitado. Ao contrário, as células CIGS consistem de um empilhamento de camadas muito finas, que possuem um melhor rendimento potencial. Único problema: os materiais utilizados (índio, gálio) pertencem à família dos materiais de preço elevado. Até o momento, a fabricação clássica de CIGS, por deposição em fase de vapor, ocasiona perdas que impedem sua rentabilidade.

As células solares fotovoltaicas serão impressas? - Créditos: Industrie & Technologies.

Os pesquisadores optaram, portanto, por uma nova abordagem: sintetizar nanopartículas a partir de materiais brutos para injetá-las em um solvente. Resultado: uma tinta utilizável com um procedimento de impressão clássico. Assim, fabricaram módulos possuindo um rendimento da ordem de 6%, mas afirmam poder atingir 12% (o rendimento médio das tecnologias atuais). Os pesquisadores evocam já uma "tinta fotovoltaica", pronta a ser depositada sobre um grande número de suportes. Resta otimizar o rendimento e adaptar o procedimento à escala industrial.

Industrie & Technologies (Tradução - MIA).

Células solares num spray é a tecnologia avançando!

"O sol constitui uma fonte de energia quase ilimitada, entretanto o custo da tecnologia solar atualmente ainda é proibitivo e não pode rivalizar, usando as mesmas armas, com os combustíveis fósseis", explica Brian Korgel, engenheiro químico da Universidade do Texas, em Austin (EUA).

A maior parte dos sistemas fotovoltaicos da geração atual é fabricada a partir do silício, ao passo que a tinta concebida pela equipe de Brian Korgel é composta de nanopartículas de Seleneto de Cobre Índio Gálio, CuInxGa(1-x)Se2 (CIGS), materiais 10.000 vezes mais finos que um fio de cabelo humano. Estes cristais são transformados em uma solução que, em seguida, é pulverizada sobre um substrato.

Esta nova maneira de fazer células solares possui todo o potencial necessário para estimular diversas aplicações na indústria solar.

Até o presente, a equipe conseguiu desenvolver protótipos de células solares possuindo a capacidade de converter em eletricidade 1% da luz solar. "Se nós chegarmos a 10%, então teremos um potencial real para comercialização", declarou Korgel, igualmente co-fundador da Innovalight, uma startup californiana que produz tintas a base de silício. E completa: "se isto funcionar, penso que poderemos utilizar (esta tecnologia) dentro de três a cinco anos".

De acordo com os pesquisadores, tintas semitransparentes poderão ser incorporadas às janelas desempenhando, assim, o papel de células solares.

Enerzine (Tradução - MIA).

Extraido de LQES NEWS