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El Departamento de Energía de EE. UU. seleccionó 19 proyectos (9 en CSP, 10 en PV), con una financiación total de $ 6 millones, que buscarán ideas innovadoras, específicas y en etapa inicial en investigación y desarrollo de energía solar. Los proyectos fueron seleccionados a través del Programa de Financiamiento Pequeños Proyectos Innovadores en Energía Solar (SIPS) 2022 de la Oficina de Tecnologías de Energía Solar (SETO). Los proyectos SIPS se enfocan en ideas novedosas, de alto riesgo o alto impacto que pueden producir resultados significativos dentro del primer año de desempeño, validando rápidamente nuevos conceptos y sentando las bases para la investigación continua. SIPS es un programa SETO en curso que ha financiado más de 100 proyectos desde que comenzó en 2015.
El programa SIPS también está diseñado para aumentar la diversidad de investigadores de energía limpia mediante la simplificación del proceso de solicitud y el fomento de solicitudes de investigadores que nunca han solicitado o han sido seleccionados para un premio SETO. De los 19 beneficiarios, 15 son investigadores principales por primera vez en un proyecto financiado por SETO.
“Atraer a nuevos investigadores al ecosistema del DOE con sus ideas audaces e innovadoras es una forma increíblemente fructífera de avanzar en nuestro trabajo en energía limpia y lograr mejoras graduales”, dijo Kelly Speakes-Backman, Subsecretaria Adjunta Principal de Eficiencia Energética y Energía Renovable. “No puedo esperar a ver el conocimiento y los avances tecnológicos que surgirán de estos nuevos proyectos solares”.
Se adjudicaron proyectos en dos áreas de investigación de energía solar: fotovoltaica y energía termosolar de concentración (ver ganadores de CSP aquí). Los proyectos fotovoltaicos mejorarán la eficiencia de conversión de energía, la producción de energía, los procesos de reutilización y reciclaje, la vida útil del servicio y la capacidad de fabricación de las tecnologías fotovoltaicas. Las siguientes organizaciones fueron seleccionadas para recibir los premios PV SIPS:
Universidad Estatal de Arizona (Tempe, Arizona)
Nombre del proyecto: Sistemas de transformadores planares para electrónica de potencia modular en sistemas fotovoltaicos económicos y de larga distancia
Monto de la concesión del DOE: $300,000
Resumen del proyecto: Este equipo de proyecto diseñará nuevos convertidores electrónicos de potencia para conectar sistemas solares fotovoltaicos a la red que sean modulares y redundantes. Los nuevos convertidores serán más pequeños que los dispositivos actuales, se repararán y actualizarán fácilmente y se fabricarán con métodos y materiales menos sensibles a los cambios en la cadena de suministro. Esto admitirá una vida útil operativa más larga mientras mantiene un alto rendimiento en los sistemas fotovoltaicos.
Laboratorio Nacional de Argonne (Lemont, Illinois)
Nombre del proyecto: Solar-Leap: una herramienta democratizada para gestionar el impacto a largo plazo de las condiciones ambientales y operativas en la degradación del rendimiento de los activos
Monto de la concesión del DOE: $300,000
Resumen del proyecto: Este proyecto desarrollará herramientas para analizar y predecir con precisión la confiabilidad a largo plazo de los módulos fotovoltaicos en diferentes climas extremos y condiciones de estrés relacionadas. Las herramientas actuales solo utilizan pequeños conjuntos de datos o experimentos de laboratorio, que pueden ser menos precisos para predecir el rendimiento del módulo fotovoltaico a largo plazo en el mundo real. Las nuevas herramientas desarrolladas por el equipo del proyecto utilizarán datos de sensores y registros de mantenimiento de una amplia flota de módulos fotovoltaicos para determinar con mayor precisión los efectos de las condiciones de campo y desarrollar estrategias para mitigar estos efectos negativos. El equipo trabajará en estrecha colaboración con los miembros de la industria fotovoltaica, con un enfoque específico en empresas propiedad de minorías y empresas en comunidades de escasos recursos, para recopilar comentarios y demostrar el impacto de la herramienta en las operaciones y el mantenimiento de sus activos fotovoltaicos.
Universidad Case Western Reserve (Cleveland, Ohio)
Nombre del proyecto: Ciclos acelerados de aprendizaje de arquitecturas avanzadas de silicio: enfoques de procesamiento celular y su efecto en los mecanismos de degradación
Monto de la concesión del DOE: $300,000
Resumen del proyecto: Este proyecto desarrollará un proceso que puede predecir rápidamente el rendimiento y la durabilidad de los nuevos materiales para las células de tipo p de silicio sin tener que optimizar completamente el nuevo dispositivo primero. Esto ahorrará tiempo y esfuerzo de investigación al identificar qué nuevos diseños de celdas fotovoltaicas de silicio tienen el mejor potencial para lograr una alta eficiencia y una vida útil prolongada. El proceso examinará un amplio espectro de factores que podrían afectar el rendimiento del dispositivo, desde la estabilidad del propio material de silicio hasta las pruebas de envejecimiento acelerado de los componentes del módulo en diferentes climas, para desarrollar estas predicciones.
Universidad de Alabama (Tuscaloosa, Alabama)
Nombre del proyecto: Ingeniería precursora de absorbentes de perovskita totalmente inorgánicos y recocido fotónico rápido para módulos solares de perovskita altamente estables de gran superficie
Monto de la concesión del DOE: $300,000
Resumen del proyecto: Este proyecto permitirá la impresión a alta velocidad de células solares de perovskita utilizando un material de perovskita recién modificado y técnicas de procesamiento innovadoras. Este método ayudará a superar las barreras actuales para la fabricación de células de perovskita, como la inestabilidad y los largos tiempos de procesamiento. El equipo utilizará un material de perovskita donde las moléculas orgánicas se reemplazan con elementos inorgánicos para aumentar su estabilidad, y lo combinará con capas exteriores hechas de materiales de óxido metálico para brindar protección física y mejorar la transferencia de electricidad fuera del módulo. Luego, estos se utilizarán para fabricar módulos a partir de una solución líquida a través de un proceso llamado revestimiento de matriz ranurada, que se puede ampliar para su uso en una línea de fabricación de alta velocidad. El equipo tendrá como objetivo fabricar minimódulos con eficiencias de conversión de energía superiores al 20%. Esta combinación de nuevos materiales y técnicas tiene el potencial de proporcionar módulos fotovoltaicos de perovskita estables y de bajo costo.
Universidad de Arizona (Tucson, Arizona)
Nombre del proyecto: Desarrollo y estabilidad avanzados de células solares de perovskita utilizando metodologías electroquímicas en línea
Monto de la concesión del DOE: $300,000
Resumen del proyecto: Este proyecto desarrollará un instrumento para probar defectos o degradación en células fotovoltaicas de perovskita que se pueden integrar en una línea de fabricación de alto rendimiento. Esto proporcionará un método altamente escalable y de bajo costo para comprender el impacto de diferentes materiales y métodos de fabricación en la estabilidad de las células fotovoltaicas de perovskita y permitirá ampliar la fabricación fotovoltaica de perovskita.
Universidad de Connecticut (Storrs, Connecticut)
Nombre del proyecto: Evaluación del rendimiento de paneles fotovoltaicos mediante espectroscopia de impedancia
Monto de la concesión del DOE: $300,000
Resumen del proyecto: Este proyecto desarrollará una herramienta que pueda analizar módulos fotovoltaicos mientras están en funcionamiento. La herramienta medirá cómo la potencia de salida y la vida útil de los módulos fotovoltaicos se ven afectados por diferentes intensidades de luz, características a nivel de materiales como defectos, impurezas y propiedades mecánicas, y características a nivel de módulo como conectores eléctricos.
Universidad de Delaware (Newark, Delaware)
Nombre del proyecto: Caracterización microestructural de hidrógeno in situ de la pasivación de heterounión de silicio: abordar las vías de degradación y mitigación del voltaje de circuito abierto
Monto de la concesión del DOE: $300,000
Resumen del proyecto: Este proyecto desarrollará un método para medir los cambios microestructurales en la capa de silicio de los módulos fotovoltaicos bajo pruebas aceleradas de estrés por calor y luz, que están diseñadas para predecir la vida útil operativa de los módulos. El equipo del proyecto se centrará en un tipo particular de células fotovoltaicas de silicio que tienen finas capas de silicio con hidrógeno añadido para cambiar las propiedades eléctricas. Estas capas aumentan la eficiencia de las células fotovoltaicas, pero pueden disminuir la estabilidad del material. Este nuevo método medirá cómo reacciona el hidrógeno a las pruebas aceleradas de vida útil y utilizará esta información para desarrollar estrategias de mitigación y permitir una vida útil operativa de 30 a 50 años para las células fotovoltaicas de heterounión de silicio.
Universidad de Hawái en Manoa (Honolulu, Hawái)
Nombre del proyecto: Encapsulación monolítica de células solares de perovskita con compuestos conductores transparentes para una estabilidad a largo plazo
Monto de la concesión del DOE: $300,000
Resumen del proyecto: El equipo de este proyecto investigará un nuevo material sellador para utilizarlo como capa exterior protectora en las células fotovoltaicas de perovskita. La mayoría de los selladores que se usan hoy en día deben aplicarse a altas temperaturas, lo que puede descomponer el material de perovskita. Este nuevo material podría aplicarse a temperatura ambiente. El nuevo material también podría reemplazar el vidrio en celdas donde el vidrio se usa como capa protectora, disminuyendo el costo de estos módulos.
Universidad de Virginia (Charlottesville, Virginia)
Nombre del proyecto: Células solares de silicio reciclado de alta eficiencia
Monto de la concesión del DOE: $250,000
Resumen del proyecto: Este proyecto investigará nuevos métodos rentables y respetuosos con el medio ambiente para reciclar el metal plateado utilizado en los módulos fotovoltaicos de silicio. La plata utilizada para los contactos eléctricos en las células solares de silicio es uno de los componentes más caros y actualmente se recupera de células solares de silicio viejas o rotas utilizando ácido nítrico, una técnica que puede ser dañina e ineficiente para el medio ambiente. Este proyecto utilizará un nuevo método llamado ablación láser para eliminar el silicio de los módulos fotovoltaicos convirtiéndolos en pequeñas partículas. La ablación con láser es un proceso de bajo impacto ambiental que proporciona un mayor rendimiento de plata reciclada, y las partículas de plata recuperadas durante el proceso pueden usarse directamente en la fabricación de nuevos módulos de silicio.
Uriel Solar (Westlake Village, California)
Nombre del proyecto: Investigaciones de telururo de cadmio monocristalino en silicio para habilitar futuros dispositivos fotovoltaicos
Monto de la concesión del DOE: $300,000
Resumen del proyecto: Este proyecto desarrollará métodos para añadir capas de telururo de cadmio de alta calidad sobre silicio en células fotovoltaicas. Estas capas tienen el potencial de una eficiencia de conversión de energía significativamente mayor en comparación con las células fotovoltaicas de solo silicio o solo de telururo de cadmio, pero agregar esta capa puede ser un desafío. Este equipo analizará y optimizará los métodos para agregar la capa de telururo de cadmio para maximizar la estabilidad, la eficiencia y la facilidad de fabricación.
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