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Proyectos con compromisos institucionales

delDept. de Materiales Solares

LIFyCS SENER-Celdas Solares

LIFyCSResponsable: P.K. NairCaracterística: proyecto departamental con participaciones de varios Universidades/institutos/centrosPresupuesto: mas de 32 millones de pesosCompromisos: servicio de caracterización a todos los participantes, dos talleres por añoApoyo necesario: personal de técnico para operación de equipos de caracterización y personal de logística (secretaria)

Objetivos

Objetivo científicoInnovación en materiales y configuraciones, utilizando materiales abundantes, poco tóxicos y con técnicas de producción de bajo costo. Consolidar e innovar en las líneas de investigación de celdas solares: 1) Por depósito químico de semiconductores IV-V-VI 2) De polímeros conductores con sem. inorgánicos 3) De nanotubos de carbono y óxidos metálicos 4) De CIGSS 5) De CdTe

ObjetivosObjetivo tecnológico• Producción de módulos fotovoltaicos mediante técnicas de depósito de bajo costo.

• Transferencia tecnológica de sistemas maduros, como son aquellos basados en CdTe.

• Ser el Laboratorio referente para la validación de prototipos y componentes de tecnologías FV.

Productos Esperados• Infraestructura para la investigación en ciencia e ingeniería de

celdas solares e innovación fotovoltaica• Formación de recursos humanos• Consolidación de cuerpos académicos y grupos de investigación

participantes• Artículos de Investigación• Prototipos de celda solar• Transferencias Tecnológicas• Módulos de educación continua y programa de talleres • Módulos de difusión y promoción de tecnologías solares• Red nacional de usuarios• Vínculos con el sector productivo• Laboratorio de Certificación

Calendarización de las Etapas del Proyecto

1er año: Levantamiento y Equipamiento de Laboratorio.

Descripción de la etapa: Durante el primer año se tiene como objetivo principal la creación y fortalecimiento de la infraestructura del Laboratorio de Innovación Fotovoltaica y del Laboratorio de Caracterización de Celdas Solares. Así como la síntesis de los materiales y heteroestructuras consideradas en los diferentes tipos de celdas, ya que se cuenta con una cantidad importante de estudiantes de posgrado y colaboradores nacionales activos en los temas de investigación.

2do añoInnovación fotovoltaica en materiales y arquitecturas, así como en metodologías de caracterización

Descripción de la Etapa:El segundo año tiene como objetivo principal la instalación y puesta en marcha de los equipos adquiridos, así como la capacitación del personal técnico que se requiera. Se pretende fortalecer la investigación con una caracterización más rigurosa de los materiales y de los dispositivos que se fabriquen.

3er añoCeldas solares experimentales y Caracterización de Sistemas FV

Descripción de la Etapa:En el último año de la realización del proyecto, se planea la continuación de las actividades científicas, desarrollo tecnológico y caracterización de los sistemas considerados en el año 1-2, así como el establecimiento de laboratorios especializados en preparación y caracterización de sistemas fotovoltaicos novedosos.

Concepto CONACyT UNAM

Etapa I Etapa II Etapa III Etapa I Etapa II Etapa III

LIF Horno de vacío, Equipo Sputtering y componentes, Potencionstato, etc.

Equipo ALD, Evaporadora de metales, etc.

5,631,901 - - 4,669,393 - -

CCS Simulador solar, EBIC-SEM, EDS-SEM, Fotoluminiscencia, etc.

Elipsómetro espectral, C-V, centro de maquinaria, etc.

11,911,030 - - 5,202,783 - -

Infraestructura - - - Obra civil LIFyCCS de 450 m2

6,835,378 - -

Gasto Corriente

- - - Mantenimiento y/o reparación de equipos, capacitación, servicio ext.,etc

260,377 450,000 125,000

Subtotal 17,542,931 - - 16,967,931 450,000 125,000

Total $17,542,931.00 MN $17,542,931.00 MN

Concurrencia de los recursos y calendarización

SENER-Celdas SolaresResponsable: Xavier MathewCaracterística: proyecto inter-institucional compartiendo recursosInstituciones Socios: CIE-UNAM, ESFM-IPNEmpresa participante: Satelsa S.A de C.VPresupuesto: 6.5 millones de pesos para gastos de inversion y corriente, y 1.38 millones para obra civilCompromisos: Planta piloto instalado en CIE-UNAM, módulos FV de CdTe/CdS en área 100 cm2

Apoyo necesario: 1 técnico académico para mantener y operar la planta piloto y conjunto de equipos asociados (sistema de “spray CVD” de TCO, horno de vidrio templado, etc.) con la planta piloto en la producción de módulos FV.

Grupo de trabajo

Centro de Investigación en Energía- UNAM

CIE-UNAM ESFM-IPNsocios

- CINVESTAV-Queretaro- Uni. Autonoma de Queretaro- ModuloSolar S.L

- CINVESTAV-Merida- Uni. Autonoma de Ciudad de Mexico

CIE-UNAM

ESFM-IPN

CINVESTAVMérida

CINVESTAV Querétaro

UACM, D.F

Instituciones Participantes

Uni. Querétaro

Centro de Investigación en Energía- UNAM

Objetivo general del proyectoOptimización de varios procesamientos involucrados en el desarrollo de heteroestructuras fotovoltaicas de CdTe/CdS para alcanzar uniformidad de las películas y una eficiencia arriba de 8% en área mayor que 100 cm2. Desarrollar procesos de tratamiento con cloro para evitar uso de sales de cadmio y nuevos tecnologías de contactos óhmicas más estables y eficientes. Desarrollo de prototipo de mini-módulos de CdTe/CdS rayada por láser y interconectada para transferencia tecnología al sector industrial.

Centro de Investigación en Energía- UNAM

Resultados Esperados(i) Prototipo de mini-módulos de CdTe/CdS rayada por

láser y interconectada, con un eficiencia arriba de 8%. (ii) Transferencia tecnología de procesamiento de módulos

fotovoltaicas de CdTe/CdS a sector industrial. (iii) Registro de propiedades

intelectual/prototipos/modelos de utilidades(iv) Vinculación con sector industrial y un impulso para el

creación de industria fotovoltaica nacional. (v) Desarrollo de recursos humanos a nivel posgrado (vi) Integración de varios grupos nacionales en el tema de

celdas solares (vii)Creación de infraestructura

Centro de Investigación en Energía- UNAM

Etapa #1: Productos:

1. Laboratorio2. Películas de CdS en area 100 cm2

3. Películas de CdTe en area 100 cm2

4. 4 publicaciones5. Presentación de trabajo en 3 congresos6. 4 tesis de licenciatura7. Conocimiento8. Primera versión de celda

Centro de Investigación en Energía- UNAM

Etapa #2: Productos:

1. Películas de CdS y CdTe optimizada2. 5 publicaciones3. 2 tesis de maestría4. 7 tesis de licenciatura5. 4 presentaciones en congresos6. avance en tesis de 2 estudiantes de doctorado7. Formación de 2 posdoctorantes8. Conocimiento9. Prototipo preliminar de mini-módulos10. Organización de un evento académico11. Conocimiento sobre manejo de laser para rayar

Centro de Investigación en Energía- UNAM

1. Prototipo de mini-módulos de área de 100 cm2 con eficiencias alrededor del 8%.2. 2 tesis de maestría3. 4 tesis de licenciatura4. 2 tesis de doctorado5. Avance en 4 tesis de doctorado6. Formación de 2 posdoctorantes7. 4 artículos publicados8. 4 trabajos en congresos9. Organización de un evento académico10. Vinculación con sector productivo11. Prototipos registrada12. Informe final de proyecto

Etapa #3: Productos

Centro de Investigación en Energía- UNAM

Transparent Contact

CdS

CdTe

Back Contact

Centro de Investigación en Energía- UNAM

Device fabrication steps

backcontactactivationCSS-CdTe

4-6 mmcontact

diffusionVidrio

conductorCdS

100-150 nm

CdS, 2 min. CdTe, 4 min. Cl2, 10 min. Back contact Diffusion, 10 min.

All-CSS process: CdS, CdTe, CdCl2

Transferencia tecnológica y vinculacióncon sector productivo

Celda (4 cm2)Módulo (100 cm2)

Metas en corto y mediano plazo

Celdas rayada y interconectada

Centro de Investigación en Energía- UNAM

Planta piloto- todo un proceso: CSS-Batch processing,

-Low vacuum, low cost systems-All-dry process, material utilization, high efficiency-Easy scale up

Centro de Investigación en Energía- UNAM

Vidrio conductor

CdS CdTe Contacto posterioractivacion

Centro de Investigación en Energía- UNAM

Planta piloto, vista parcial

Cocepto Costo Aportación

Gastos de inversion

2,849,000.00 SENRER

Gastos corrientes

3,593,896.00

SENER

Obra civil 1,380.000.00 UNAM 170 m2

Total 7,822,896.00