La startup estadounidense DartSolar dice que su nuevo accesorio de portaequipajes para vehículos eléctricos añade hasta 32 kilómetros (20 millas) de autonomía adicional por día.

Imagen: DartSolar

Delaware revista pvEE. UU.

DartSolar, con sede en Los Ángeles, ha presentado un portaequipajes solares en expansión para vehículos eléctricos, que agrega alcance sin la necesidad de enchufarlo a un cargador, según la compañía.

La baca agrega 360 W de capacidad solar cuando se guarda para conducir y puede expandirse a 1000 W en una matriz desplegada de 1 kW. El bastidor solar de bajo perfil se puede expandir en 15 segundos.

DartSolar dijo que su portaequipajes ha sido probado para su uso con varios modelos de vehículos eléctricos. Los paneles se conectan a una unidad de potencia trasera que convierte la producción solar en corriente alterna de 120 V para ser utilizada por el vehículo.

La compañía dijo que el bastidor está diseñado con paneles solares livianos y personalizados que tienen un octavo de pulgada de espesor. Apoya un enfoque de bricolaje para los propietarios, ofreciendo un plano abierto, instrucciones de reparación y piezas imprimibles en 3D para reparaciones. La baca también se puede adaptar para transportar hasta 50 libras, funcionando como una baca de vehículo convencional.

La unidad tiene actualmente un precio de $2,950. DartSolar dijo que con una vida útil de 10 años, el producto tiene un período de recuperación esperado de dos años y un retorno de la inversión cinco veces mayor.

DartSolar se fundó en 2024, con tres años de investigación que respaldan el desarrollo de la baca.

La compañía dijo que actualmente está explorando la tecnología de células solares en tándem para impulsar aún más la producción en modelos futuros.

«Con los avances en la tecnología de células solares en tándem por parte de empresas como Kaneka Corp. y Oxford PV, DartSolar está diseñando actualmente un portaequipajes solares para techo de 3.000 vatios capaz de proporcionar de 30 a 40 millas de carga por día», dijo DartSolar.

Imagen: DartSolar

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Los investigadores del instituto alemán explicaron que la degradación inducida por los rayos UV puede causar pérdidas de eficiencia y voltaje mayores de lo esperado en todas las tecnologías celulares dominantes, incluidos los dispositivos TOPCon. Los científicos esperan que las capas de nitruro de silicio puedan usarse para mejorar la estabilidad UV de TOPCon en comparación con las capas de PECVD que normalmente se utilizan en PERC y células de heterounión.

Investigadores de Alemania Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energía Solar (Fraunhofer ISE) han investigado la estabilidad frente a la exposición a los rayos UV de tres tipos de tecnologías convencionales de células solares: contacto pasivado con óxido de túnel (TOPCon), emisor pasivado y célula trasera (PERC) y heterounión (HJT), y han descubierto que todas ellas pueden sufrir una grave degradación de la tensión implícita.

Explicaron que la degradación inducida por los rayos UV (UVID) puede provocar pérdidas inesperadas de voltaje y eficiencia en el futuro, especialmente cuando pueda estar disponible un historial de UVID más amplio. “Un ejemplo destacado de esto es Degradación inducida por luz y temperatura elevada. (LeTID), lo que ha provocado pérdidas imprevistas en los módulos PERC durante la operación de campo”, afirmaron. «Informes recientes sugieren que un escenario similar podría repetirse debido a UVID para las tres arquitecturas celulares modernas».

Los efectos nocivos de la radiación UV se han asociado en gran medida en los paneles solares con encapsulantes de módulos transparentes a los rayos UV y el envejecimiento de los materiales de embalaje de los módulos, lo que conduce a la decoloración, delaminación y agrietamiento de la lámina posterior del encapsulante. En particular, la luz ultravioleta puede contribuir a la formación de ácido acético en el encapsulante del módulo, que corroe la rejilla de contacto de la celda. El rendimiento de las células solares también se ve afectado negativamente por la radiación UV mediante la generación de defectos en la superficie. Dentro de una célula solar de silicio, la luz ultravioleta puede dañar las capas de pasivación, el silicio que se encuentra debajo y la interfaz entre las dos.

«Actualmente, los encapsulantes transparentes a los rayos UV son el estándar para la parte frontal del módulo», dijo el autor principal de la investigación, Fabian Thome. revistapv. “El uso de encapsulantes que bloquean los rayos UV podría ser sin duda una estrategia para reducir la UVID, pero esto tiene el costo de una menor eficiencia del módulo. Sabemos de algunos fabricantes que ya utilizan esta estrategia. Parece ser una buena solución intermedia hasta que la UVID se resuelva a nivel celular”.

En el estudio”Degradación inducida por rayos UV de células solares industriales PERC, TOPCon y HJT: ¿el próximo gran desafío de confiabilidad?”, publicado en RRL Solarlos investigadores explicaron que su análisis demostró células solares tanto comerciales como de laboratorio, sin revelar los nombres de los fabricantes. Los dispositivos fueron expuestos a la radiación de lámparas UV-340 sin cobertura.

«Para establecer una conexión entre las pruebas de laboratorio y la aplicación de campo, analizamos datos resueltos específicamente de un sitio de pruebas en el desierto de Negev, Israel, desde 2019», dijeron. «En la secuencia de prueba UV, tres células por grupo fueron expuestas a la radiación UV desde el frente y dos desde atrás, con los respectivos lados opuestos cubiertos».

Las pruebas demostraron que la exposición trasera generaba menos UVID que la exposición frontal, y todas las tecnologías sufrían pérdidas de voltaje superiores a 5 mV después de 60 kWh·m.2. “Después de la exposición a los rayos UV, la recombinación adicional (una medida para la formación de defectos) fue más pronunciada en PERC que en TOPCon; pero la pérdida de voltaje fue comparable”, dijo Thome. “Esto se debe a que TOPCon tiene una mayor calidad de pasivación y por lo tanto ‘siente’ incluso pequeñas cantidades de defectos. Cuanto mayor sea la eficiencia inicial, mayor será la sensibilidad incluso a pequeñas cantidades de defectos adicionales”.

El análisis también mostró que las capas de pasivación a base de óxido de aluminio (AlOx) y nitruro de silicio (SiNy), que se depositan en células TOPCon mediante deposición de capas atómicas (ALD), pueden mejorar la estabilidad UV de estos dispositivos en comparación con las capas específicamente utilizadas en células PERC y HJT, que se depositan a través de plasma mejorado deposicion quimica de vapor (PECVD).

“Los componentes comunes a las tres tecnologías celulares también pueden ser importantes para la estabilidad UV. «Un ejemplo sería el índice de refracción y el espesor de las capas de nitruro de silicio, que determinan la dosis efectiva de UV que llega al silicio», concluyó Thome.

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El minorista suizo Lehner Versand genera el 24,5% de las necesidades energéticas de sus edificios gracias a un proyecto de renovación que agregó 109 kW de capacidad de energía solar fotovoltaica a su fachada. El conjunto fotovoltaico tiene un efecto de lentejuelas, posible gracias a módulos de vidrio serigrafiados y una novedosa subestructura de muro cortina.

El director de proyectos solares suizo, Felix & Co Windgate, añadió 109 kW de capacidad fotovoltaica integrada en edificios (BIPV) a la fachada de una propiedad del minorista suizo Lehner Versand, como parte de un proyecto de renovación más amplio que aumentó la altura del edificio en 12 metros.

La ampliación supuso 866 m2 de módulos de vidrio coloreado serigrafiado suministrados por Ertec Solarun fabricante de módulos austriaco. La nueva fachada solar activa tiene una apariencia de lentejuelas gracias a la subestructura del muro cortina y los paneles de vidrio de colores. “Al incorporar diferentes inclinaciones en los elementos de la fachada, la envolvente del edificio está elegantemente diseñada. Esto también crea un juego estético de luces, dando a la estructura una vitalidad natural y una rica coloración”, dijo un portavoz de Windgate. revistapv.

El edificio ya contaba con una planta en cubierta con paneles solares de silicio convencional, que combinado con la nueva instalación ahora proporciona 114.560 kWh anuales, cubriendo el 24,5% de las necesidades del edificio, según un comunicado del Premio Solar Suizo 2024.

Según el portavoz de Windgate, existen beneficios prácticos para este tipo de instalación que incluye módulos instalados en las fachadas orientadas al sur, este y oeste, especialmente en invierno. “En general, el rendimiento energético de los sistemas de fachada es menor que el de las instalaciones en tejados debido al ángulo de incidencia de la luz solar menos favorable en comparación con los módulos fotovoltaicos en el tejado. Sin embargo, hay una ventaja significativa: los ángulos de luz solar más bajos durante el invierno se aprovechan de manera más efectiva, lo que mejora la confiabilidad del suministro de energía en invierno y aumenta el autoconsumo”, dijeron.

El equipo del proyecto logró el efecto de lentejuelas variando la dirección de inclinación de los módulos instalados en la subestructura del muro cortina. Fue una solución desarrollada, diseñada y fabricada por Ecolite, una empresa suiza de materiales de construcción. Los soportes, que sostienen los paneles en cuatro ángulos diferentes, se entregaron como subestructuras premontadas y se fijaron in situ a los tramos de acero.

“Nuestra tarea era adaptar un sistema de suspensión existente a los requisitos del proyecto de Lehner Versand de tal manera que se pudiera salvar los grandes claros entre las vigas de acero verticales de la ampliación y luego se pudiera montar la suspensión para los módulos fotovoltaicos inclinados. correctamente en términos de dilatación y estática”, dijo Samuel Bregenzer, fundador y gerente de Ecolite. revistapv.

El proyecto recibió recientemente el premio Schweizer Solarpreis 2024 en la categoría de rehabilitación de edificios.

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Aritra Ghosh, académica de la Universidad de Exeter, cuenta revistapv Se requiere un enfoque multidisciplinario para desbloquear todo el potencial de la agrovoltaica. Al analizar un nuevo artículo que compara los sistemas agrovoltaicos estáticos y de seguimiento en el Reino Unido, el investigador sostiene que es necesaria una mejor comprensión de los microclimas bajo los módulos y cómo la energía fotovoltaica afecta la bioquímica de los cultivos.

Según la investigadora británica Aritra Ghosh, se necesita una mejor comprensión de los microclimas y los efectos de la energía fotovoltaica aérea en la biología de los cultivos para mejorar la eficiencia del uso de la tierra en las instalaciones agrovoltaicas.

hablando con revistapv Sobre la publicación de un nuevo artículo que compara los efectos de las instalaciones agrovoltaicas estáticas y montadas en rastreadores, Ghosh dijo que los académicos especializados en fotovoltaica todavía tienen lagunas de conocimiento en lo que respeta a la ciencia de los cultivos, “y la gente de los cultivos no entienden el aspecto fotovoltaico. Necesitamos más tiempo para desarrollarnos, creo que eso es cierto para Alemania, Francia, Europa y cualquier lugar. No tienen los datos”.

Ghosh es profesor de la Universidad de Exeter y autor de «Evaluación de seguimiento de sistemas agrivoltaicos basados ​​en energía solar fotovoltaica bifacial en todo el Reino Unido”, publicado en energia solar. El estudio utiliza herramientas de simulación para investigar cómo se puede integrar un sistema fotovoltaico en granjas que cultivan patatas en el Reino Unido. En el documento se incluyen ubicaciones que cubren las principales regiones del Reino Unido, en el que los investigadores utilizaron el software de diseño PVsyst en combinación con un sistema de apoyo a la toma de decisiones para la transferencia de agrotecnología (DSSAT) para producir datos de energía y producción agrícola para instalaciones hipotéticas.

Las simulaciones encontraron disparidades significativas en la irradiancia solar, la temperatura y las precipitaciones en los lugares estudiados, lo que influyó en la electricidad y la producción agrícola. A pesar de esto, surgieron algunas tendencias. Los módulos fotovoltaicos bifaciales montados sobre sistemas de seguimiento son el mejor tipo de instalación para la producción de energía solar, según el modelo. El estudio encontró que los paneles bifaciales de 440 W montados en un seguidor generaban un promedio de 24,6% más energía que los sistemas bifaciales estáticos.

Sin embargo, los rastreadores también tuvieron un efecto marcado en el rendimiento de los cultivos. Una instalación compuesta por paneles monofaciales en una instalación de seguimiento modelada para Birmingham dio como resultado rendimientos de cultivos tan bajos como 65,57% en comparación con una instalación bifacial estática con la misma cobertura de suelo.

Las instalaciones agrovoltaicas bifaciales estáticas fueron las instalaciones más positivas para el rendimiento de los cultivos. En términos de calificación de eficiencia del suelo (LER), las instalaciones estáticas también resultaron ser las más eficientes para extraer valor de un área, aunque LER no es un instrumento perfecto para la toma de decisiones en materia de agrovoltaica, según Ghosh. En cambio, el investigador afirmó que se requiere una comprensión más completa de la relación entre las instalaciones fotovoltaicas y el rendimiento de los cultivos para crear una solución que pueda informar a los agricultores qué funcionará mejor en sus tierras.

«Se trata de dos ciencias diferentes», dijo Ghosh. “Tenemos que entender cómo reaccionan los cultivos con la naturaleza porque eso afecta el rendimiento fotovoltaico. Según tengo entendido, algunos cultivos dan como resultado una temperatura ambiente más refrescante y otros no. Esto tendrá un impacto adicional en la generación de energía porque la energía fotovoltaica tiene un gradiente de temperatura. Por eso necesitamos una mayor interacción entre estas dos ciencias. No es tan simple, pero sí es factible”.

Ghosh agregó que a medida que continúe la investigación, será posible desarrollar una aplicación o software para brindar a los agricultores recomendaciones adaptadas a su localidad.

“Tal vez después de unos años podamos producir algún tipo de aplicación donde los agricultores no tengan que entender toda la ciencia, sino que necesiten conocer los elementos clave y la ciencia se realizará en el fondo. Supongamos que queremos cultivar patatas, pondremos algunos elementos básicos y eso les dirá cuál será la mejor solución. Todavía necesitamos más tiempo para eso, pero no se trata sólo de la irradiación solar, hay muchos factores aquí”, afirmó.

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La empresa alemana de equipos fotovoltaicos Coatema Coating Machinery afirma que sus soluciones de procesamiento rollo a rollo abarcan desde el laboratorio o el piloto hasta la escala de producción.

Proveedor de equipos de fabricación Maquinaria de recubrimiento Coatema ha lanzado una línea de productos rollo a rollo para tecnologías flexibles orgánicas, de perovskita y de células solares sensibilizadas por colorantes (DSSC).

Los productos de la empresa alemana admiten anchos de banda de trabajo de hasta 1.000 mm, así como una herramienta más pequeña para ajustes hoja a hoja.

El mayor de esta línea de productos fotovoltaicos rollo a rollo es Click&Coat, un modelo con anchos de banda de trabajo de 300 mm, 500 mm y 1.000 mm. Está diseñado para personalizarse con más de 30 módulos de proceso diferentes, incluidos secadores, laminadores, procesos láser, corte y equipos de control de calidad.

Sólo para el recubrimiento, hay más de 20 módulos disponibles, incluidos huecograbado, rasqueta, recubrimiento por ranura, pantalla rotativa, recubrimiento de cortina y serigrafía. En cuanto al secado, la empresa ofrece otras opciones, como aire caliente, infrarrojos, reticulación UV y secado por chorro.

El equipo está en uso en el Organización de Investigación Científica e Industrial del Commonwealth (CSIRO) en Australia, según Thomas Kolbusch, director de marketing y tecnología de Coatema. Otro ejemplo es Tecnologías de Electrónica Orgánica (OET) en Grecia, donde el fabricante de OPV está desarrollando soluciones para los mercados de agrovoltaica, automoción y materiales de construcción.

OET participa en un proyecto de la Unión Europea conocido como Flex2Energy, cuyo objetivo es integrar sistemas de control de calidad y trazado láser en línea dentro del proceso rollo a rollo, para su uso en una línea de ensamblaje de módulos automatizados construidos por una empresa española de maquinaria. Asamblea Mondragón.

Otros clientes de la industria fotovoltaica se encuentran en Brasil, América del Norte y Europa. «Estamos viendo que los fabricantes de perovskita y fotovoltaica orgánica están comenzando a fabricar productos para aplicaciones de Internet de las cosas sin baterías, por ejemplo», dijo Kolbusch. revistapv

De cara al futuro, Kolbusch ve oportunidades de mercado en la agrovoltaica. “En Grecia, España y Alemania existe interés por parte de las agencias gubernamentales en las aplicaciones de invernadero debido al beneficio de ahorro de espacio y al potencial para producir alimentos y energía con la misma infraestructura. Existe un enorme potencial para agregar grandes volúmenes de capacidad solar en áreas donde hay muchos invernaderos”, afirmó.

La energía fotovoltaica flexible tiene características que le dan una ventaja competitiva en comparación con la energía fotovoltaica convencional para su uso en invernaderos. “Es más liviano, de menor costo, más fácil de instalar y de mantener limpio. También produce electricidad durante más horas al día, arrancando y deteniéndose más tarde que la energía solar convencional”, afirmó Kolbusch.

Coatema también dispone de dos sistemas rollo a rollo más pequeños: el Easycoater para impresión hoja a hoja en tamaños estándar A4 y A0, y el Smartcoater con anchos de banda de hasta 300 mm, adecuado para laboratorio o pequeña producción piloto.

Coatema, fundada en 1974, diseña y produce equipos hoja a hoja y rollo a rollo para recubrimiento, impresión y laminación. Tiene productos para la fabricación de baterías, energía solar fotovoltaica, dispositivos médicos, pilas de combustible, hidrógeno verde y electrónica impresa.

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Trina Solar dice que ha logrado una eficiencia récord del 26,58 % para una célula solar de contacto pasivado con óxido de túnel (TOPCon). El fabricante chino afirma que el Instituto Alemán para la Investigación de la Energía Solar Hamelin (ISFH) ha verificado el resultado de forma independiente.

Imagen: Trina Solar

trina solar ha logrado una eficiencia de conversión de energía del 26,58% para su célula solar industrial TOPCon de gran superficie. El Instituto Alemán para la Investigación de la Energía Solar en Hamelín (ISFH CalTeC) ha verificado el resultado de forma independiente, según el fabricante chino de módulos fotovoltaicos.

«Esta es la primera vez que la eficiencia de la celda TOPCon tipo n supera el 26%, y la velocidad de este avance es notable», dijo Gao Jifan, director ejecutivo de Trina Solar. “Trina Solar seguirá intensificando sus esfuerzos de I+D en células y módulos TOPCon, mejorando aún más su competitividad general. Al mismo tiempo, fortaleceremos la protección de la propiedad intelectual para garantizar que estas tecnologías de vanguardia permanezcan firmemente en nuestras manos”.

El jefe de estrategia global de productos de Trina Solar, Zhang Yingbin, dijo en un entrevista reciente estafa revistapv que la empresa pretende alcanzar una eficiencia superior al 26% en las células TOPCon para 2027.

Trina Solar alcanzó recientemente un nuevo hito de eficiencia del 26,58% para sus células TOPCon de silicio monocristalino tipo n, tras un 25,9% record establecido en octubre.

El avance proviene del refinamiento de piezas de silicio tipo n dopadas con fósforo de 210 mm × 182 mm y del uso de tecnología patentada de contacto pasivado de túnel cuántico.

Trina Solar dijo que optimizó la densidad de corriente de recombinación, la captura óptica y la impresión de líneas ultrafinas para mejorar el rendimiento.

En el pasado, ha establecido récords con celdas i-TOPCon con una eficiencia del 24,58 % en 2019, una celda de 210 mm con una eficiencia del 25,5 % en 2022, verificada por el Instituto Nacional de Metrología de China, y un módulo de salida récord de 740,6 W, certificado por TÜV SÜD. , en abril de 2024.

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Científicos en Suiza han creado un modelo de dinámica de sistemas para la adopción de energía fotovoltaica y bombas de calor en edificios residenciales suizos hasta 2050. Han examinado varios escenarios para ver cómo el incentivo para la energía fotovoltaica afecta la adopción de bombas de calor y al revés, y han concluido que son necesarios fuertes cambios regulatorios para descarbonizar completamente el sector residencial.

Un grupo de investigación liderado por ETH Zúrich ha modelado la dinámica de adopción conjunta de energía fotovoltaica y bombas de calor (HP) en edificios residenciales suizos. Se utilizó un estudio de caso para el cantón suizo del Ticino, que incluye ciudades como Lugano y Bellinzona, y la simulación se prolongó hasta 2050 en diferentes escenarios regulatorios.

“Este estudio presenta un modelo de dinámica de sistemas (SD) que evalúa el proceso de adopción conjunta de soluciones fotovoltaicas y de calefacción (HS) en el sector residencial suizo. El modelo considera la interdependencia de estas decisiones ya que la evaluación de la instalación de un fotovoltaico incorpora la consideración de HS, y viceversa”, dijeron los académicos. «Se elige SD porque se conoce como un enfoque de modelado para el desarrollo de estrategias y una mejor toma de decisiones en sistemas complejos».

SD descompone un sistema en diferentes variables y las relaciones entre estas variables se trazan mediante un diagrama de bucle causal (CLD). En general, los investigadores utilizaron tres pilares en el modelo (a saber, el precio de la electricidad, la adopción de ho y la adopción de fotovoltaica) que se afectan entre sí. Incluye bucles de refuerzo (R) que amplifican los cambios y bucles de equilibrio (B) que buscan la estabilidad del sistema.

Los bucles R1 y R2 muestran mecanismos de refuerzo impulsados ​​por efectos de pares. “Los bucles de equilibrio B1 y B2 representan el número total fijo de edificios capaces de adoptar energía fotovoltaica o HP. Los bucles de refuerzo R3 y R4 constituyen dos facetas del mismo fenómeno, que describen cómo la proliferación de tecnologías basadas en la electricidad influye en los precios de la electricidad”, explicó el equipo.

R5 y B3 delinean otra consecuencia de la adopción de fotovoltaica y HP en la red, ya que la integración de estas tecnologías aumenta la volatilidad de la demanda de electricidad y conduce a la necesidad de reforzar la red por parte del operador de la red. “Los costos de actualización de la red provocan precios más altos de la electricidad para los consumidores finales, amplificando la adopción de energía fotovoltaica (R5) y contrarrestando la adopción de HP (B3). Finalmente, el bucle de refuerzo R6 representa la sinergia tecnoeconómica entre PV y HP. La instalación de una HP en un edificio mejora el atractivo económico de instalar un sistema fotovoltaico, en comparación con los edificios calentados con tecnologías no eléctricas”, agregaron los académicos.

La simulación se alimentó con tres bases de datos oficiales: una sobre plantas de producción de electricidad, la segunda sobre la idoneidad de los tejados para energía solar y la última era un registro de edificios y viviendas. Se utilizaron datos históricos del cantón de Ticino para calibrar aún más 49 parámetros del modelo. En total, se simularon seis escenarios regulatorios.

El “escenario base” abarca los incentivos y el marco regulatorio vigente, incorporando la regulación RUEn recientemente introducida, que entró en vigor este año. Estas disposiciones regulan la instalación de nuevos sistemas de calefacción, limitando la proporción de energía proporcionada por tecnologías que emiten carbono al 80% para los edificios nuevos y al 90% en caso de sustitución de la calefacción en un edificio existente.

Otro escenario probado fue “no RUEn”, un caso hipotético en el que no se toma ninguna de las acciones anteriores. Además, el equipo probó un escenario en el que existe un incentivo aún mayor para la instalación fotovoltaica, otro caso en el que el incentivo para HP es mayor que el de RUEn, un caso en el que la regulación exige una mayor instalación fotovoltaica y, por último, un escenario en el cual se aplica más instalación de HP.

Fotovoltaica instalada por escenario

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Fotovoltaica instalada por escenario

Imagen: ETH Zurich, Reseñas de estrategias energéticas, CC BY 4.0

“Si bien la adopción de HP en los edificios habría experimentado un aumento incluso en ausencia de la regulación RUEn, el escenario Base proyecta una implementación de HP significativamente mayor: la proporción de edificios con HP en 2050 pasa del 54% en el caso sin RUEn escenario al 68% en el escenario Base”, afirmaron los científicos. “Se espera que la capacidad total fotovoltaica instalada crezca significativamente en todos los escenarios considerados. Como era de esperar, los dos escenarios con resultados más altos son los Altos Incentivos Fotovoltaicos y el Regulador Fotovoltaico, donde la capacidad fotovoltaica instalada alcanza los 500 MWp”.

Al concluir su artículo, el equipo dijo que «los resultados demuestran que ligeros ajustes en la política y el marco regulatorio actuales podrían permitir alcanzar de manera segura los objetivos de implementación fotovoltaica, pero se necesitan modificaciones importantes para descarbonizar completamente el sector residencial».

Los resultados fueron presentados en “Modelado de la dinámica de adopción conjunta de energía fotovoltaica y bombas de calor en edificios residenciales suizos: implicaciones para las políticas y los objetivos de sostenibilidad”, publicado en Revisiones de estrategias energéticas. Científicos de Suiza ETH Zúrich y el Universidad de Ciencias y Artes Aplicadas del Sur de Suiza realizó la investigación.

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En medio de un contexto de instalaciones masivas y métricas en evolución, el “Informe de tendencias” de IEA-PVPS 2024 resume cambios significativos en el despliegue fotovoltaico en todo el mundo, reflejando el papel cambiante de la energía fotovoltaica en los sistemas energéticos y subrayando su capacidad para satisfacer las demandas globales. La asociación explora las tendencias identificadas en el informe, señalando los hitos, la dinámica regional y las implicaciones de una mayor penetración fotovoltaica en las redes energéticas de todo el mundo.

La industria fotovoltaica mundial ha crecido enormemente en 2023, con volúmenes de instalación sin precedentes reportados a lo largo del año y proyectados aún más para 2024, según “Tendencias en aplicaciones fotovoltaicas 2024” informe publicado por IEA-PVPS.

Instalaciones fotovoltaicas sin precedentes y el mercado dominante de China

China ha encabezado esta expansión, instalando una asombrosa cantidad de capacidad fotovoltaica para absorber su excedente fabricante. Las instalaciones chinas por sí solas representan más del 60% del despliegue fotovoltaico mundial, un reflejo de la agresiva inversión del país en energía renovable, así como de su capacidad de fabricación para satisfacer la demanda tanto nacional como internacional. El informe señala que, si bien China está avanzando, otras regiones están experimentando un crecimiento a un ritmo relativamente modesto, lo que subraya la concentración de la generación de energía fotovoltaica dentro del mercado chino.

Otras regiones, en particular los Estados Unidos y la Unión Europea, también han mostrado avances significativos, aunque sus tasas siguen siendo inferiores a las de China. Países como Alemania, España y los Países Bajos en la UE están logrando avances notables, pero aún no se acercan a la magnitud de los esfuerzos de China. Estas variaciones regionales reflejan diferencias en el apoyo político, la demanda del mercado y los desafíos logísticos que enfrenta cada región al ampliar las instalaciones fotovoltaicas.

Inconsistencias en las métricas fotovoltaicas globales y la estimación de capacidad

Un desafío particular destacado en el informe es la falta de un enfoque unificado para medir la capacidad fotovoltaica a nivel mundial. Los diferentes estándares y metodologías, particularmente en los índices de conversión CA/CC, los volúmenes fuera de la red y los sistemas no declarados, dan lugar a discrepancias en las estimaciones entre regiones.

Y en algunos casos, esta discrepancia puede ser lo suficientemente grande como para causar graves ambigüedades en las mediciones. En China, por ejemplo, el volumen de capacidad resultante de las incertidumbres sobre la conversión centralizada de CA/CC es casi equivalente al total de instalaciones en toda la UE y mayor que el de Estados Unidos. Esta discrepancia enfatiza la necesidad de mejorar la estandarización en las prácticas de presentación de informes fotovoltaicos para poder garantizar comparaciones globales y pronósticos de mercado precisos.

Exceso de capacidad y caída de precios: sortear la inestabilidad del mercado

El crecimiento explosivo de la fabricación de energía fotovoltaica también ha creado un exceso de capacidad, lo que ha provocado una disminución sustancial de los precios de la energía fotovoltaica, una tendencia que ha persistido a lo largo de 2024. Si bien este exceso de capacidad beneficia a los consumidores al hacer que los sistemas fotovoltaicos sean más costosos, también ha ejercido presión financiera sobre los fabricantes de energía fotovoltaica.

El exceso de capacidad de China ha intensificado la competencia, particularmente en la UE, donde los precios han caído reducidos debido al excedente de productos chinos que se dirigen al mercado europeo después de satisfacer las demandas internas. EE.UU. e India han protegido en cierta medida sus mercados de este impacto gracias a medidas de protección, lo que pone de aliviar las disparidades en la apertura y la competitividad del mercado fotovoltaico.

Además, los fabricantes de todo el mundo, incluidos los de Europa y China, tienen cada vez más dificultades a medida que las líneas de producción más antiguas se vuelven menos competitivas en el panorama actual del mercado. Muchos fabricantes están optando por pausar o cerrar líneas de producción más antiguas, reduciendo los costos operativos en respuesta a los estrechos márgenes de ganancia. Esta consolidación refleja una industria en proceso de maduración donde sólo las líneas de fabricación más eficientes permanecen operativas, lo que empuja a las empresas hacia la innovación tecnológica y la eficiencia de costos.

Crecimiento fotovoltaico distribuido y mejora de la eficiencia de la red

El informe indica que más del 40% de las instalaciones fotovoltaicas son sistemas distribuidos ubicados directamente en el punto de consumo, minimizando la pérdida de energía en comparación con las fuentes de energía centralizadas. La naturaleza distribuida de la energía fotovoltaica le permite servir a las comunidades locales de manera efectiva, reduciendo las pérdidas de transmisión y distribución dentro de las redes eléctricas.

Por esta razón, se prevé que la energía fotovoltaica represente el 8,3% del consumo mundial de electricidad en 2024, frente al 5,4% de la producción total en 2023, lo que destaca la eficiencia de la energía fotovoltaica a la hora de entregar electricidad a los consumidores con pérdidas mínimas. Esta configuración significa distribuida que la energía fotovoltaica está en una excelente posición para satisfacer las crecientes necesidades energéticas globales con mayor eficiencia.

Aumento de la penetración fotovoltaica y cambio de energía marginal a energía básica

Un número cada vez mayor de países está alcanzando altos niveles de penetración fotovoltaica, con aproximadamente 20 países con tasas de penetración fotovoltaica más altas, superiores al 10%. Este cambio indica la progresión de la energía fotovoltaica desde una fuente de energía suplementaria utilizada principalmente para la demanda máxima a una fuente confiable de energía de carga base.

Las implicaciones de este cambio son sustanciales: la energía fotovoltaica ya no es sólo un medio para compensar las demandas máximas de electricidad, sino que ahora está desplazando a los métodos tradicionales de generación de carga básica, remodelando las redes eléctricas e influyendo en la política energética. y la dinámica del mercado.

Impacto ambiental y prevención de CO₂

Como reflejo del papel cambiante de la energía fotovoltaica en las redes eléctricas, la metodología del informe para calcular las emisiones de CO₂ evitadas ha evolucionado. Mientras que en años anteriores se consideraba que la energía fotovoltaica compensaba los picos de energía, ahora se la considera cada vez más como un reemplazo de la energía de carga base. Este ajuste en la metodología refleja el mayor impacto de la energía fotovoltaica en los países de alta penetración, donde compensa una porción significativa de la energía de carga base, en lugar de simplemente complementar la demanda máxima.

Sin embargo, es importante destacar que las estimaciones de evitación de CO₂ del informe no son estudios definitivos. Más bien, sirven como una guía ilustrativa para los formuladores de políticas, los operadores industriales y los usuarios finales que buscan comprender el papel de la energía fotovoltaica en la reducción de emisiones y el cumplimiento de los objetivos climáticos.

Conclusión: dando forma al futuro de los mercados fotovoltaicos globales

El Informe de Tendencias 2024 ofrece información valiosa sobre la transformación de la energía fotovoltaica de una fuente de energía marginal a un componente crítico de los sistemas energéticos nacionales en todo el mundo. El rápido aumento de las instalaciones, particularmente en China, subraya la necesidad de estándares unificados de informes de capacidad y plantea interrogantes sobre la estabilidad del mercado en medio de un exceso de capacidad de fabricación y precios fluctuantes. A medida que más países adoptan la energía fotovoltaica a escala y crece su papel en el suministro de energía de carga base, las contribuciones ambientales y económicas de la energía fotovoltaica continúan expandiéndose.

Para los participantes del mercado, los formuladores de políticas y los usuarios finales, estos conocimientos resaltan tanto el inmenso potencial de la energía fotovoltaica como las decisiones estratégicas necesarias para sostener su crecimiento y su integración en los sistemas energéticos globales.

Autores: Melodie de l’Epine e Ignacio Landivar

Este artículo es parte de una columna mensual del programa PVPS de la IEA.

Los puntos de vista y opiniones expresadas en este artículo son propios del autor y no reflejan necesariamente los sostenidos por revistapv.

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Al regular el crecimiento secundario del yoduro de plomo, un grupo internacional de científicos ha construido una célula solar de perovskita con baja recombinación no radiativa y baja densidad de estado de defecto. Según se informa, el dispositivo mostró una estabilidad superior en las pruebas de estabilidad térmica y de humedad en comparación con las celdas de referencia.

Un equipo de investigación internacional ha fabricado una célula solar de perovskita que, según se informa, muestra una menor recombinación no radiativa y una menor densidad de estado de defecto.

«Nuestro estudio presenta una innovadora estrategia de crecimiento secundario de yoduro de plomo (PbI2) y regulación de la pila π-π que mejora la eficiencia fotovoltaica y la estabilidad de las células solares de perovskita», dijo el autor principal de la investigación, Mojtaba Abdi-Jalebi. revistapv. «Al promover la nucleación y cristalización controlada de PbI2 utilizando 4-fluorobenilamida (FBA), logramos películas de perovskita de alta calidad con granos grandes y estados de defectos minimizados, aumentando la eficiencia celular del 22,06% al 23,62%».

Las interacciones de apilamiento π – π consisten en una interacción no covalente no destructiva utilizada en la química y la biología molecular modernas. Ofrece ventajas como una fuerte fuerza de unión, un proceso de fabricación no destructivo y un funcionamiento sencillo.

«A través del apilamiento π-π y las interacciones de enlaces de hidrógeno entre FBA y la estructura de yoduro de plomo (Pb-I), estabilizamos significativamente el esqueleto de PbI6, abordando la pérdida de yodo, un factor clave en la degradación de las células solares de perovskita», dijo Abdi-Jalebi. «Este enfoque no sólo mejora la resiliencia de la estructura de Pb-I bajo estrés térmico y lumínico, sino que también logra una notable retención del 96% de la eficiencia inicial durante 1.300 horas, avanzando el camino hacia células solares de perovskita estables y comercialmente. viables».

El grupo utilizó una película porosa de PbI2 con baja energía libre de Gibbs y alta cristalinidad para construir un absorbente de perovskita de grano grande y con pocos defectos. el La energía libre de Gibbs es la energía disponible de una sustancia que puede utilizarse en una transformación o reacción química.

Esquema de la celda solar.

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Esquema de la celda solar.

Imagen: University College London Malet Place

La celda se construyó con un sustrato hecho de óxido de indio y estaño (ITO), una capa de transporte de electrones (ETL) hecha de óxido de estaño (SnO2), el absorbente de perovskita, una capa de transporte de huecos (HTL) basado en espiro-OMeTAD, un espaciador basado Éster metílico del ácido fenil-C61-butírico (PCBM) y un contacto metálico de plata (Ag).

Probado en condiciones de iluminación estándar, el dispositivo logró una eficiencia de conversión de energía del 23,62 %, un voltaje de circuito abierto de 1,17 V, una densidad de corriente de cortocircuito de 26,19 mA/cm2 y un factor de llenado del 77,24 %. Una celda de referencia construida sin el tratamiento FBA logró una eficiencia del 22,07 %, un voltaje de circuito abierto de 1,15 V, una densidad de corriente de cortocircuito de 25,19 mA/cm2 y un factor de llenado del 76, 47 %.

La celda también pudo conservar el 77% de su eficiencia después de 1000 h de exposición al aire, en comparación con el 58% del dispositivo de referencia.

«La celda de perovskita objetivo mostró una estabilidad superior tanto en las pruebas de humedad como de estabilidad térmica», explicó el grupo de investigación. «La regulación del crecimiento de la cristalización de PbI2 en el método de deposición secuencial fue crucial para optimizar el crecimiento posterior de los cristales de perovskita».

El nuevo concepto de célula se presentó en el estudio “Crecimiento secundario de yoduro de plomo y regulación de la pila π-π para células solares de perovskita secuenciales con una eficiencia del 23,62%”, publicado en el Revista de ingenieria quimica.

El equipo de investigación estaba compuesto por científicos de China. Universidad del Petróleo del Suroeste, Universidad de Chongqingy el University College London Malet Place en el Reino Unido.

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Aunque los defectos locales en la perovskita a base de cloruro y yoduro son difíciles de evitar debido a la migración de iones, un grupo de científicos ha encontrado ahora una manera de pasivarlos. Utilizaron diferentes combinaciones de cloruro de 4-clorobencilamonio y bromuro de 4-clorobencilamonio encima de la capa de transporte de agujeros y alcanzaron una mejora de hasta el 15 % en la eficiencia.

Investigadores de Australia Universidad de Nueva Gales del Sur (UNSW) Sídney han introducido una nueva estrategia de pasivación de defectos para la perovskita a base de cloruro y yoduro. El autor correspondiente Ashraful Hossain Howlader dijo revistapv que el nuevo enfoque mejora la eficiencia de la celda en aproximadamente un 15%, en comparación con una muestra de control, al mismo tiempo que la hace más estable ambientalmente.

«A pesar de las prometedoras propiedades optoelectrónicas, es un hecho que la migración de iones es inevitable en las células solares de perovskita a base de cloruro y yoduro debido a un desajuste de radio entre el cloro y el yodo», explicaron Howlader y su equipo en el artículo. «Pueden producirse defectos locales como vacantes atómicas o acumulación de átomos debido a la migración de iones en una película delgada de perovskita a base de cloruro y yoduro».

La capa de perovskita activa en cuestión está hecha de 60% de formamidiunio (FA) y 40% de metilamonio (MA), con 10% de cloro (Cl) y 90% de yodo (I) utilizados como concentraciones de haluro, para una Fórmula final de FA0.6MA0. .4PbI2.7Cl0.3.

Debajo de la capa activa, hay una capa de transporte de electrones (ETL) de óxido de estaño (SnoO2) depositada sobre óxido de indio y estaño (ITO) que funciona como electrodo frontal. Se deposita una capa de transporte de huecos (HTL) encima del absorbente a base de un material de perovskita conocido como 2,2′,7,7′-Tetrakis-(N,N-di-4-metoxifenilamino)-9,9 ′- espirobifluoreno. Se utilizó Spiro-OMeTAD para la capa de transporte de huecos (HTL) y se depositó plata (Ag) como electrodo posterior.

“De nuestro publicación anteriorencontramos un fenómeno único de autoformación de tes(II) cloruro (SnCl2) entre la interfaz de perovskita cloruro-yoduro y cloruro de estaño (II) (SnO2) ETL”, explicaron los académicos. “Durante el proceso de autoformación, los iones Sn2+ de ETL y los iones Cl- de perovskita migran hacia la interfaz enterrada. Al mismo tiempo, encontramos que los iones migran hacia la interfaz opuesta. A partir de este fenómeno, es obvio que la mayor parte de la película delgada de perovskita de cloruro y yoduro carece de iones Cl- e I-. Por lo tanto, necesitamos pasivar la mayor parte de la película delgada de perovskita de cloruro y yoduro con halógenos. Al mismo tiempo, también necesitamos pasivar la interfaz perovskita/HTL”.

(a) Curvas características de densidad de corriente-voltaje (b) Eficiencia cuántica externa (EQE) de las muestras

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(a) Curvas características de densidad de corriente-voltaje (b) Eficiencia cuántica externa (EQE) de las muestras

Imagen: UNSW Sydney, Energía Solar, CC BY 4.0

Para resolver este problema de creación de defectos, el grupo depositó dos pasivadores conocidos como cloruro de 4-clorobencilamonio (Cl) y bromuro de 4-clorobencilamonio (Br) encima del HTL. Probaron tres combinaciones de los dos: 50% Cl y 50% Br; 75 % Cl y 25 % Br; y 100 % Cl y 0 % Br – en la estructura celular mencionada anteriormente y en comparación con un control sin ningún pasivador.

Se descubrió que el 75 % Cl y el 25 % Br eran los de mejor rendimiento, con una eficiencia de conversión de energía (PCE) del 21 % en la celda campeona, en comparación con el 18,31 % de la celda de control. La celda de 75 % Cl y 25 % Br mostró un voltaje de circuito abierto (Voc) de 1,12 V, una densidad de corriente de cortocircuito (Jsc) de 25,69 mA/cm2 y un factor de llenado (FF) de 72,78 %. La celda controlada funcionó con 1,06 V, 24,37 mA/cm2 y 70,91%, respectivamente.

El PCE de la celda campeona con 50% Cl y 50% Br fue del 19,81%, mientras que fue del 19,23% en el caso de 100% Cl y 0% Br. El primero tenía un Voc de 1,12 V, un Jsc de 24,61 mA/cm2 y un FF de 71,80%, mientras que el segundo tenía 1,07 V, 24,67 mA/cm2 y 72,65%. , respectivamente.

“Cuando comparamos la estabilidad entre dos de nuestras células (control y campeona), las muestras se prueban sin encapsulación. Descubrimos que el PCE de la celda de control puede retener alrededor del 78% y la celda campeona alrededor del 88% de sus eficiencias iniciales después de aproximadamente 672 horas”, añadió el grupo científico. «Esto se debe a los cationes orgánicos voluminosos en la interfaz de perovskita/HTL, que protege la humedad».

Los resultados fueron presentados en “Defectos de pasivación en celda solar de perovskita de yoduro de cloruro con haluros de clorobencilamonio”, publicado en energia solar.

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