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Investigación y desarrollo de celdas solares flexibles basadas en perovskitas.

Póster proyecto PEROVSOL

El crecimiento de la población, la demanda energética mundial, el deterioro del medio ambiente, el cambio climático y la reducción de reservas de recursos fósiles, hace prioritario el desarrollo de nuevas tecnologías de energía inagotable, limpia y renovable . La energía del sol es una energía inagotable en abundancia, y cada vez existen más alternativas para aprovecharlo al máximo, no es contaminante pero dentro de sus desventajas se encuentra que es una energía diluida e intermitente, por lo que requiere de un sistema de acumulación. En la actualidad, la energía solar está siendo explotada en varias formas, pero uno de los métodos más conocidos es el uso de tecnologías de celdas solares, basadas en materiales inorgánicos como el silicio, en las cuales el proceso de transformación directa de la luz del sol en electricidad se hace a través del efecto fotovoltaico.

Estas tecnologías de celdas solares han mostrado un gran desarrollo en los últimos años en el campo de la industria solar, pero aún tienen un alto costo para muchas aplicaciones, y sus condiciones de producción generan residuos contaminantes, lo que implica trabas en la productividad y su uso masivo.

Sin embargo, la fabricación de celdas solares flexibles basadas en perovskitas parece ser un potencial en el desarrollo de nuevas tecnologías, equipos de científicos alrededor del mundo están trabajando en la creación de celdas solares orgánicas que puedan sustituir a las de silicio, más económicas, flexibles, de mayor tamaño y menos contaminantes de lo que se conoce hasta el momento, marcando un antes y un después en lo que a energía solar se refiere.

PEROVSOL se centra en el desarrollo de celdas solares de nueva generación basadas en perovskitas, que constituyen una forma de energía limpia, que reduce la dependencia de los combustibles fósiles, permitiendo así la generación de electricidad a base de fuentes de energía renovables.

Cabe destacar que estas celdas solares basadas en perovskitas permiten su fabricación mediante tecnologías de impresión convencional, lo que implicará una reducción importante del coste de producción y una potencial comercialización a gran escala; así mismo, la producción de perovskitas son una buena alternativa al silicio y consume mucho menos energía que éste para su obtención, lo que constituye una ventaja a la hora de aproximar dicho producto a mercado, tanto desde el punto de vista de costes como de su industrialización.

Objetivo principal

Investigación y desarrollo de células solares de nueva generación basadas en perovskitas tipo n-i-p y p-i-n, incluyendo la deposición tanto de materiales para la capa activa basada en perovskitas, como materiales conductores para la capa de transporte selectivo de huecos y electrones, mediante tecnologías de gran superficie como técnicas de impresión (serigrafía) y de aplicación de recubrimientos (Slot Die).





Objetivos parciales o específicos que se irán alcanzando a lo largo de la ejecución del proyecto

  1. Definición de una estructura de célula solar de gran superficie, que se pueda desarrollar mediante el uso de técnicas de impresión y de recubrimientos.
  2. Deposición de perovskitas con un ancho de banda < 1.6 eV y que presenten estabilidad térmica de más de 100h a 85 °C.
  3. Deposición de materiales conductores de huecos y electrones altamente transparente y compatible químicamente con la perovskita, con una transparencia > 80% y una conductividad eléctrica > 10 S/cm en forma de capa de 100 nm.
  4. Formación de capas de Perovskita y de capas conductoras de electrones y huecos de espesores entre 0.5 y 1 µm y con una rugosidad inferior a 50 nm.
  5. Formulación de adhesivo barrera para encapsulación de dispositivo.
  6. Integración de las capas desarrolladas en los puntos anteriores en células solares de área pequeña (0.1 cm2) y desarrollo de celda solar en serie con área de entre 25 cm2 y 100 cm2.
  7. Transferir los resultados de la investigación a las empresas del tejido industrial valenciano para el desarrollo de materiales y tecnología para su aplicación a las energías renovables en general y a la solar fotovoltaica.

Foto 1 proyecto PEROVSOL
Foto 2 proyecto PEROVSOL

Empresas colaboradoras

Resultados esperados

El proyecto aporta varias innovaciones importantes desde el desarrollo de materiales (adhesivos barrera para la encapsulación del dispositivo), y el desarrollo de celdas solares basadas en pervoskitas mediante métodos de deposición escalables (como serigrafía y Slot Die) hasta la preparación de un demostrador de células solares que pueden ser directamente evaluados por el sector industrial para su posterior transferencia a las empresas. A continuación, se incluye tabla resumen de resultados esperados (más información del carácter innovador respecto al estado del Arte ver apartado 1.3 de la presente memoria de proyecto).

Resultados técnicos esperados:

  • Desarrollo de celda solar flexible basada en perovskitas mediante tecnologías de deposición a gran escala como serigrafía y Slot Die de área entre 1 cm2 y 2cm2
  • Mejorar compatibilidad e interacción entre la capa HTM y la capa activa basada en perovskitas.
  • Deposición de capa activa basada en perovskitas en solución mediante técnicas escalables como Slot Die y Serigrafía
  • Resina para la encapsulación de celda solar basada en perovskitas.
  • Módulo solar flexible de celdas en serie de entre 25 y 100 cm2 para aquellas aplicaciones y demandas de superficies complejas que los paneles rígidos no pueden alcanzar.

Impacto esperado del proyecto PEROVSOL en las empresas de la CV:

  • Transferir a las empresas de solar fotovoltaica las capacidades para el desarrollo de celdas solares basadas en perovskitas como alternativa al silicio y evitar así la dependencia de países asiáticos.
  • Transferencia a los fabricantes de PET reciclado el potencial de aplicación de sus materiales en el campo de la solar fotovoltaica.
  • Transferir a las empresas de resinas y recubrimientos la capacidad de desarrollar soluciones de encapsulación de dispositivos optoelectrónicos en general y soluciones de solar fotovoltaica en particular.

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Nº Expediente: IMDEEA/2023/14

PROGRAMA: PROYECTOS DE I+D EN COLABORACiÓN CON EMPRESAS

ACTUACIÓN: IMDEEA-PROYECTOS DE I+D EN COLABORACiÓN CON EMPRESAS PROYECTO: PEROVSOL - Investigación y desarrollo de celdas solares flexibles basadas en perovskitas

ENTIDAD BENEFICIARIA: AIMPLAS, INSTITUTO TECNOLÓGICO DEL PLÁSTICO

SUBVENCIÓN CONCEDIDA: 236.547,50 EUR


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