Nada pode derrubar o preço das células solares III-V - basta adicionar germânio

Um artigo de pesquisa de cientistas do Laboratório Nacional de Energia Renovável dos EUA descreve uma nova abordagem para a produção de células à base de arsenieto de gálio. A abordagem, denominada “germânio em nada”, poderia permitir a produção rentável e em alto volume de células fotovoltaicas baseadas em materiais III-V, como o arseneto de gálio.

Uma célula solar flexível de GaAs criada por cientistas da NREL em fevereiro. 

Imagem: Dennis Schroeder / NREL.

Cientistas do Laboratório Nacional de Energia Renovável dos Estados Unidos (NREL) e do Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia demonstraram um método de produção de células solares de arsenieto de gálio (GaAs) com um substrato de germânio reutilizável. Os pesquisadores dizem que a técnica leva o potencial de células de GaAs produzidas de forma barata um passo mais perto.

Células feitas a partir de tais materiais são bem conhecidas pelo seu forte desempenho e eficiência - o NREL trabalhou anteriormente com a Microlink Devices, sediada em Chicago, para produzir uma célula de três junções com um recorde de eficiência de conversão de 37,75%.

No entanto, o custo de produzir esses dispositivos os confinou a aplicações de nicho, como drones e satélites, onde o baixo peso e a alta eficiência são preocupações mais prementes do que o custo em relação à energia produzida. Várias empresas e institutos de pesquisa, no entanto, estão trabalhando em métodos para reduzir os custos de produção de GaAs e células solares III-V - que incluem materiais desses grupos da tabela periódica - a níveis aceitáveis ​​para a produção comercial.

A abordagem do 'germânio sobre nada' tomada pela equipe, descrita no artigo Germânio-em-Nada para o Levantamento Epitaxial de Células Solares de GaAs - publicado na revista Joule - envolve a criação de uma fina camada de germânio em um wafer de germânio. o crescimento de uma célula de GaAs no topo da camada fina. Ambos os níveis são então retirados do wafer de germânio, permitindo que ele seja reutilizado como substrato. O processo cria uma série de poros na pastilha de germânio cujo tamanho e distribuição permitem uma abertura - o "nada" - entre o germânio fino e a bolacha.

O substrato reutilizável reduz os custos

Usando o processo, a equipe produziu uma célula solar de 14,44% de GaAs. David Young, cientista sênior do grupo de fotovoltaicos cristalinos de alta eficiência da NREL, disse que as otimizações no processo podem trazer eficiências bem acima de 20%. "Esta é a primeira vez que GON [germânio em nada] foi demonstrado com uma superfície suficientemente lisa para permitir o crescimento epitaxial de alta qualidade de GaAs", disse ele.

O NREL estima que os substratos semicondutores para o crescimento celular representam cerca de 30% do custo de uma célula solar III-V. Um substrato reutilizável pode trazer uma economia significativa. O laboratório, no entanto, não indicou quantas vezes o wafer de germânio poderia ser reutilizado e não forneceu uma estimativa dos custos que podem ser alcançados com o processo, afirmando apenas que “esta técnica poderia permitir o custo efetivo e alto volume. produção de células solares simples e multijunções III-V”.

O processo desenvolvido pela Microlink, que produziu a célula eficiente de 37,75% no ano passado, baseou-se em um substrato de arsenieto de gálio que também pode ser reutilizado para reduzir custos, mas não há alegação de que a tecnologia possa contribuir significativamente para a produção econômica.

Apresentou um protótipo de módulo com wafers 3D

Um módulo que integra as pastilhas 3D Direct da 1366 Technologies foi apresentado no stand da Hanwha Q Cells na SNEC 2019. Imagens: 1366 Technologies.

Um novo módulo que incorpora as wafers 3D da 1366 Technologies, uma empresa norte-americana, foi apresentado esta semana na feira SNEC em Xangai. O fabricante do protótipo é o produtor coreano Hanwha Q Cells. As duas empresas iniciaram uma parceria estratégica por vários anos e estão no processo de estabelecer uma fábrica de wafer perto da fábrica de módulos Q Cells na Malásia.

Os módulos protótipo wafer Direct 3D Technologies 1366, que foi exibido esta semana no SNEC em Xangai é o resultado de uma parceria entre a bolacha com sede nos EUA e os módulos de Células coreana Hanwha Q.

De acordo com 1366 relatórios em uma declaração, o módulo usa a tecnologia Q.ANTUM PERC de Q Cells e tem uma potência nominal estimada de 360 ​​W. Um representante da empresa disse à revista pv que o roteiro previsto 1,366 tecnologia produz superior a 22% e que o trabalho indica que empresa projeta wafers mais finos podem levar a uma melhor saída de potência.

1366, com sede em Massachusetts, fabrica placas epitaxiais diretamente de silício fundido em vez de cortá-las de um lingote, que é o método industrial padrão. Isso permite que o fabricante varie a espessura da bolacha, o que reduz a quantidade de silício necessária por peça. De acordo com 1366, as bolachas apresentadas na SNEC têm uma espessura média de 130 microns e na produção em massa de até 110 microns. As pastilhas são fabricadas com uma borda mais grossa de 180 mícrons, que é padrão na indústria, para protegê-las da quebra nos estágios finais de produção.

A queda nos preços da bolacha forçou produtores como 1366 a procurar novas alternativas enquanto tentavam interromper o processo estabelecido de corte de fio de diamante. No entanto, a empresa acredita que o objetivo de reduzir o uso de silício na fabricação de wafers para menos de 1,5 g por watt reduzirá os preços.

"No começo deste ano, em resposta ao rápido declínio nos preços das pastilhas, 1366 tomou a decisão estratégica de acelerar o timing da função wafer 3D", disse Adam Lorenz, diretor técnico da empresa, com sede em Bedford. "As coisas mais importantes sobre a energia solar são os custos e o desempenho, e a funcionalidade da pastilha 3D permite que fabricantes inovadores como Q Cells obtenham a melhor relação custo-benefício do setor."

A fábrica está quase terminada

A Hanwha Q Cells e a 1366 Technologies estão construindo uma fábrica perto das fábricas de células e módulos da empresa coreana na Malásia. A usina deverá entrar em operação no terceiro trimestre, de acordo com um anúncio feito em 1366 em fevereiro.

As pastilhas para os módulos protótipos foram produzidas no Centro de Qualidade e Inovação Tecnológica da Q Cells em Thalheim, Alemanha. Além dos wafers, os módulos foram montados em um formato de 144 meias células de seis barras, utilizando componentes idênticos aos utilizados na produção comercial de Q Cells. "As wafers finas, compatíveis com a automação e com os equipamentos existentes, são há muito uma meta da indústria", disse o diretor de tecnologia da Q Cells, Ji Weon Jeong, "mas estão além das capacidades das tecnologias de wafer convencionais. "

Intersolar Europe 2019 - Uma visão de túnel

Na boca do dragão - a peça central da tela de Avancis é impressionante pelas razões certas

Eu tenho um passeio pelo módulo e pelo salão dos fabricantes de celulares e encontro mais módulos do que você pode imaginar.

Existem vários grandes nomes aqui com uma forte presença chinesa, mas o fabricante coreano QCells é dono do espaço no Hall A, com uma estrutura enorme que domina a entrada.

As vitrines vão desde estantes amplas e lustrosas, decoradas com painéis, até cubículos amassados ​​apressadamente com faixas fixadas nas paredes por marcas desconhecidas.

E há uma mistura variada também em abordagens. Avancis, o desenvolvedor do módulo alemão da chinesa CNBM (China National Building Materials) permite que a tecnologia faça o trabalho com sua impressionante seção de exibição do Dragon's Neck, uma passagem pública planejada para Xangai que será coberta por módulos de filme fino de 140 W CIGS.

Outras marcas, no entanto, não deram atenção ao movimento #MeToo e insistem em pedir que modelos usem roupas ridículas por motivos desconcertantes. Dê um passo à frente no QCells - não importa quão grande seja o seu monitor, você ainda precisa mostrar alguma classe.

Hyundai quer que você estacione no sol e carregue seu carro

Hyundai prevê um futuro em que os motoristas intencionalmente deixam seu carro no sol escaldante durante todo o dia. A empresa sul-coreana está desenvolvendo painéis solares para carros como forma de torná-los mais eficientes, mais convenientes para dirigir e, no caso de um modelo híbrido ou elétrico, menos dependentes da rede elétrica.

A tecnologia consiste em um painel solar (localizado no teto do veículo, neste caso), um controlador, uma bateria e fios para conectar os componentes. O painel gera eletricidade enquanto o controlador o transforma em voltagem padrão antes de enviá-lo para a bateria. A primeira geração dessa tecnologia pode carregar entre 30 a 60% da bateria de um carro híbrido por dia. A quantidade de suco canalizada para a matilha depende do seu tamanho e da intensidade da luz solar. É mais provável que você veja uma taxa de 60% se morar no Arizona do que se morar no Oregon.

E a Hyundai está desenvolvendo mais duas gerações dessa tecnologia também.

A tecnologia de segunda geração está sendo desenvolvida para carros movidos a gasolina e diesel não equipados com qualquer tipo de assistência híbrida. Ele é construído em torno de um painel semitransparente que funciona como um teto panorâmico, um recurso interessante que, se lançado hoje, seria único no mercado. Nesta aplicação, a eletricidade gerada pela luz solar vai para a bateria normal ou para uma bateria adicional instalada especificamente para fins de armazenamento. É então alimentado ao sistema elétrico do carro para ajudar os acessórios de energia, como o sistema de info-entretenimento e o sistema de controle climático.

A tecnologia de terceira geração é a mais futurista das três. Ele conta com um sistema de tampa solar atualmente em desenvolvimento para maximizar a geração de energia através da integração de painéis solares no teto e no capô de um carro elétrico ou híbrido. Uma vez pronta para produção, essa tecnologia permitirá que os proprietários de carros híbridos e elétricos reduzam sua dependência da rede elétrica. Ele também transformará o carro em um gerador e distribuidor de energia; um caminhão elétrico poderia usar eletricidade gerada pela luz do sol para alimentar uma perfuratriz em um local de trabalho em uma área remota, por exemplo.

“No futuro, vários tipos de tecnologias de geração de eletricidade, incluindo o sistema de carregamento solar, serão conectados aos veículos. Isso permitirá que eles desenvolvam a partir de um dispositivo passivo que consome energia para uma solução que gera energia ativamente ”, explicou Jeong-Gil Park, vice-presidente executivo da divisão de design de engenharia da Hyundai, em um comunicado.

A primeira geração do teto solar da Hyundai chegará à produção após 2019. A empresa-irmã Kia também terá acesso a ela, mas ainda não se sabe em que veículo (s) ela fará sua estreia. A empresa sul-coreana não discutiu o momento para o lançamento de sua tecnologia de segunda e terceira geração.

A Hyundai não é a primeira empresa a experimentar painéis solares instalados no teto. No Japão, a versão híbrida plug-in do Toyota Prius pode receber um painel solar por um custo extra. A tecnologia não é legal nos Estados Unidos porque o vidro em que o painel está embutido pode quebrar em caso de capotamento, mas a Toyota acredita que a legislação relevante mudará nos próximos anos. A Saab experimentou tecnologia semelhante em 1985, mas nunca a produziu.

UMA PINTURA QUE TRANSFORMA O CALOR DISPERSO EM ELETRICIDADE

Eletricidade gerada a partir do calor residual: graças à uma nova pintura termelétrica desenvolvida por três centros de pesquisas coreanos, será possível um dia “recapturar” o calor disperso para transformá-lo em eletricidade. E tudo sozinho, talvez pintando a casa ou o carro.

O revestimento inovador é o resultado do trabalho conjunto de pesquisadores do Ulsan National Institute of Science and Technology(UNIST), Korea Institute of Science and Technology (KIST) e Korea Electrotechnology Research Institute, e poderia, se for verificada a sua viabilidade em grande escala, aumentar a eficiência e ajudar a reduzir ainda mais o uso de combustíveis fósseis para a produção de energia.

O calor residual é uma fonte de energia muitas vezes subestimada e realmente desperdiçada. Estima-se que dois terços de toda a energia produzida é perdida na forma de calor, mas é também verdade que existem sérias dificuldades na "recuperação" desse tipo de energia.

A nova pintura termelétrica conseguiu efeitos particularmente interessantes, principalmente porque adequada para cada tipo de aplicação, e, de acordo com os pesquisadores, utilizáveis ​​em qualquer superfície, permitindo a recuperação do calor a partir de várias fontes.

Uma tinta é também intrinsecamente mais versátil. De fato os dispositivos termoelétricos (todos aqueles que transformam o calor em energia elétrica) são rígidos e fixos e, portanto, quando aplicados, não são capazes de capturar todo o calor que poderia capturar uma tinta.

A tinta é feita com telureto de bismuto, um conhecido componente dos materiais termoelétricos, e foi obtida através de um processo estudado ad hoc, aquecida a temperaturas elevadas durante 10 minutos para maximizar a sua ficácia. Os testes mostraram que a tinta é mais eficiente do que qualquer outro material termoelétrico desenvolvido até então.

Os pesquisadores argumentam que a pintura seria especialmente útil para capturar o calor das paredes e telhados durante os meses de verão, mas também poderia ser usada em carros e navios e, talvez no futuro, poderia encontrar aplicações em impressão 3D.

Podemos portanto ter, em breve, telhados e carros auto-produtores de energia elétrica?

O trabalho foi publicado na revista Nature Communications.

LG lança ar-condicionado híbrido movido a ar-condicionado e energia solar

A LG foi a primeira fabricante de ares-condicionados a lançar um ar-condicionado com sistema híbrido de alimentação, usando a rede elétrica e a energia solar.

O modelo denominado LG F-Q232LASS foi lançado na Coréia, no Brasil a Global Safe Energy dispõem desse equipamento no país já sendo conercomercial.

Embora seja uma revolução conceitual, na verdade a economia na conta de luz é pequena. O painel solar localizado na parte superior da condensadora do ar-condicionado gerar 70 W/ hora, ou seja apenas 3,5% dos cerca de 2.000 W/ hora que o aparelho consome em funcionamento.

A iniciativa tem muito mais o propósito de mostra uma preocupação da LG com o meio-ambiente, pois a divulgação do novo aparelho menciona que ele evita que o planeta receba quase 215 kg de CO2 a cada dez anos, do que gerar uma real economia na conta de luz para os proprietários.

Caso esse modelo chegue ao Brasil, ele com certeza não será nada barato devido a tecnologia empregada no painel solar.

Ao lançar esse ar-condicionado híbrido a LG não está com foco em gerar uma real economia de luz ao usuário (menos de 3,5%...) e sim divulgar que é uma empresa preocupada com o meio ambiente. Tal como no Brasil, onde a empresa vendeu TVs LCD "Time Machine" sabendo que saiam com defeito de fábrica, a LG também andou aprontando ao redor do mundo e essa é uma tentativa "ecologicamente correta" de limpar a sua barra.

Engenheiro desenvolve bateria de origami que custa apenas alguns centavos

Quem diria, né? Com origami, a técnica japonesa de dobradura, é possível criar dispositivos pequenos e, ao mesmo tempo, bem fortes. Esse materiais estão presentes de painéis solares a LED’s e, agora, nessas baterias inovadoras. No entanto os pesquisadores da Universidade de Binghamton, em Nova York, desenvolveram as baterias que utilizam bactérias de água suja para funcionarem que por sua vez têm ótimas performances.

De acordo com os pesquisadores, conforme as bactérias fazem a respiração microbiana, o dispositivo capta a energia gerada durante o processo. Essa energia é suficiente para executar um biossensor com apenas uma gota de água suja.

O engenheiro coreano da Universidade Binghamton, Seokheun “Sean” Choi explica que qualquer tipo de material orgânico pode ser fonte de bactérias que executam esse tal mecanismo.

Essa bateria, além de ser bem barata, pode ser aplicada em diversas áreas de desenvolvimento. Os materiais utilizados para a criação do artefato são papel, cátodos de baixo custo e água suja. Somados, eles não custam mais do que 5 centavos de dólar por bateria.

A bateria, que se dobra em um quadrado do tamanho de uma caixa de fósforos, usa um cátodo de respiração aérea de baixo custo feita com níquel pulverizado sobre um lado do papel comum, enquanto o ânodo é uma tela impressa com tintas à base de carbono, que repele a água, e demarcada com cera.

A água cheia de bactérias pode vir de uma variedade de fontes, incluindo águas residuais local, biomassa ou bacias hidrográficas, por exemplo.

Até os dias atuais, os biossensores precisavam ser emparelhados a um dispositivo portátil para que fosse feita sua análise. O próximo passo de Choi é criar um sistema independente e auto-alimentado em que a bateria de papel poderá executar totalmente o biossensor.

Para isso, o engenheiro recebeu um patrocínio de US$ 300 mil do National Science Foundation.

Baterias à base de grafeno: mais flexíveis.

A próxima revolução em matéria de armazenamento da energia elétrica poderá vir da Coréia, com baterias deformáveis e dobráveis.

No entanto, não é especificamente o setor "verde" que está na origem deste desenvolvimento, visto que a razão de ser destas baterias é principalmente o entretenimento.

Fato: atualmente os avanços tecnológicos com foco ecológico se concentram todos, mais ou menos, em um mesmo sentido - substituir a utilização de energia fóssil pela utilização de eletricidade.

Esta eletricidade, cujas origens são mais ou menos limpas, não tem outra escolha senão ser armazenada em baterias. Não há nenhum outro meio hoje - quer se trate de eólicas ou de painéis solares -, que permita alimentar, de forma suficientemente rentável e contínua, um dispositivo tal como um automóvel, por exemplo.

Quase sempre em desvantagem, devido sua fragilidade, peso e autonomia, as baterias são objeto de avanços consideráveis destes últimos anos e, hoje, pesquisadores do Instituto Coreano de Ciência e Tecnologia (KAIST) propõem uma solução que alia performance e flexibilidade.

A bateria dos coreanos composta (entre outros materiais) de grafeno apresenta a particularidade de ser dobrável e de absorver uma parte dos impactos. E isto é interessante, na medida em que oferece igualmente melhor desempenho que as baterias Íon Lítio, agora amplamente utilizadas em diversos campos.

Esquema de uma bateria flexível à base de grafeno. - Créditos: RSC.

Este novo tipo de bateria deverá, num primeiro momento, estar associado às telas OLED flexíveis, já prometidas há alguns anos. Por outro lado, quando se sabe da dificuldade hoje representada pela disposição/organização das baterias para um construtor de automóvel, não resta senão esperar ver a generalização da tecnologia de baterias flexíveis, como uma contribuição para acelerar um pouco mais a transição para sistemas completamente elétricos.

FONTE: Gizmodo

Nanoestruturas conferem maior potência às baterias de íon lítio

Uma equipe de cientistas dirigida pelo Prof. Song Hyun-joon, do Korea Institute of Science and Technology (KAIST), anunciou ter desenvolvido uma nanoestrutura que poderá aumentar a capacidade das baterias de íon lítio utilizadas nos materiais eletrônicos e carros elétricos. As baterias de íon lítio, capazes de estocar uma grande quantidade de energia, já são utilizadas em aparelhos eletrônicos de utilização quotidiana tais como os telefones celulares.

Quando essas baterias produzem eletricidade, os íons se deslocam do anodo para o catodo e, inversamente, por ocasião da recarga. Os eletrodos de grafite utilizados nessas baterias são atualmente alvos de discussões, em razão do tempo de recarga bastante lento. A equipe do KAIST, por conseguinte, procurou um novo material capaz de substituir os eletrodos de grafite e identificou o óxido de cobre (CuO) como um dos principais candidatos.

Bateria de íon lítio. - Créditos: Megabatteries.

A seguir, os pesquisadores produziram diferentes nanoestruturas de CuO (um hexágono, uma esfera e uma nanoestrutura em forma de ouriço-do-mar, a fim de testar seu potencial para substituir os catodos de grafite padrões. Quando o óxido de cobre em forma de ouriço-do-mar é utilizado em nível dos eletrodos, os íons lítio são captados mais rapidamente e permitem, assim, acelerar a velocidade de carregamento. A energia elétrica estocada é equivalente a 560 miliamperes por hora (mAh), um excelente resultado, comparado aos 372 mAh obtidos com o grafite. 

"Estas pesquisas mostram que a utilização do óxido de cobre aumenta a capacidade de recarga das baterias de íon lítio", disse o professor que também espera demonstrar que esse novo material e essas nanoestruturas podem aumentar a capacidade das baterias de íon lítio até 3 ou 10 vezes em relação à capacidade atual.

O interesse por essas nanobaterias é crescente em setores como o automobilístico e o aeroespacial. Esses resultados, que poderão fazer nascer uma nova geração de baterias íon lítio, foram publicados na edição on-line da revista Advanced Materials.

FONTE: Korea Times

Hyundai mostra seu novo híbrido plug-in

A Hyundai mostrou as primeiras fotos de um inovador "plug-in" híbrido, que será apresentado em um mês no Seoul Motor Show. 

O Blue-Will é fabricado com materiais de baixo impacto ambiental, como plásticos reciclados ou biodegradáveis, usando como plantas de matéria-prima, em vez de derivados de petróleo.

O motor de 100 kW é complementado por outro auxiliar de gasolina de 1,6 litros.

A eletricidade é armazenada em baterias de polímero de íon de lítio. A Hyundai será a primeira fabricante a usar baterias de polímero de íon de lítio em produção em massa quando o Elantra LPI Hybrid for colocado à venda na Coréia em julho deste ano.

As baterias foram colocadas ao lado do tanque de combustível para maximizar o espaço para bagagem. Para reduzir o peso, use materiais como fibra de carbono e plástico biodegradável de plantas e combustíveis fósseis.

O Blue-Will incorpora um teto solar com um número de células solares fotovoltaicas que geram energia para as baterias mesmo quando o carro está parado. 

BLUE-WILL - Hyundai cobra com conceito híbrido avançado

• Carro-conceito totalmente novo a ser revelado no Seoul Show 
• Baterias de lítio-íon e motor a gasolina de injeção direta de 1,6 litros 
• Painéis solares aumentam a autonomia da bateria

A Hyundai revelou as primeiras imagens de um inovador carro-conceito híbrido plug-in. Devido a ser revelado no Salão Automóvel de Seul, que será inaugurado em 2 de abril, o "BLUE-WILL", tem uma tecnologia excepcionalmente avançada dentro da sua incrível bodyshell.

Garrafas de refrigerante PET reciclado foram usadas para fazer o material para as molduras dos faróis enquanto o uso foi feito de bio-plásticos: PLA para o interior enquanto PA11 foi especificado para a tampa do motor. Estes materiais são feitos de plantas e não de combustíveis fósseis e são biodegradáveis.

O conceito BLUE-WILL é alimentado por um motor 1.6 litros de gasolina totalmente injetado à gasolina, que é acoplado a uma Transmissão Continuamente Variável e um motor elétrico de 100kw que está no coração da arquitetura de acionamento híbrido paralelo da Hyundai.

A energia elétrica, armazenada por uma bateria de polímeros de íons de lítio, é empacotada com o tanque de combustível sob o assento traseiro para maximizar o espaço para bagagem.

A Hyundai será a primeira montadora do mundo a aplicar o Lithium Ion Polymer em um veículo de produção em massa quando o Elantra LPI Hybrid chegar à venda na Coréia, em julho deste ano.

Uma expressão adicional da flexibilidade do design do conceito é encontrada no teto panorâmico. A área de vidro integra células solares sensíveis a corantes que podem gerar energia para as baterias sem impedir a visibilidade.

Mais detalhes sobre o conceito serão revelados na conferência de imprensa sobre o estande da Hyundai no show em Seul.