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Posted in | Nanoenergy

Los investigadores de Argonne Exploración de nuevas tecnologías solares como parte de la Iniciativa Energética

Published on February 22, 2010 at 6:00 PM

Estimulado por el desarrollo global y crecimiento de la población, las necesidades mundiales de energía se espera que se duplique para el año 2050. La mejor solución para satisfacer esta demanda que viene es una combinación energética que incluye una cantidad generosa de las fuentes de energía renovables como la solar, eólica y los biocombustibles, así como los combustibles fósiles y energía nuclear.

De las muchas opciones, el sol representa la fuente de energía renovable más abundante. Sus rayos tienen una fuente potencial de que las enanas de la demanda mundial de energía hoy en día y en el futuro previsible. Sin embargo, los costos de convertir la luz solar en energía eléctrica, calor o combustible, deben reducirse radicalmente para hacer realidad este potencial. Y eso sólo puede lograrse mediante el desarrollo de tecnologías que son de bajo costo, altamente escalable y basada en materias primas abundantes.

Decenas de investigadores en el Departamento de EE.UU. (DOE) de Energía del Laboratorio Nacional de Argonne están explorando nuevas tecnologías solares como parte de su Iniciativa de Energía Alternativa y Eficiencia. La iniciativa tiene como objetivo lograr avances revolucionarios hacia el uso a gran escala de la energía solar mediante la fusión de la investigación básica y aplicada que se apoya en colaboraciones con la industria y otras organizaciones de investigación.

Investigación de energía solar Argonne opera en cuatro áreas específicas: tecnologías de próxima generación fotovoltaica, como las células orgánicas, híbrido solar y el tinte sensibilizado; conductores transparentes depositados en 3-D fotovoltaica, solar de concentración; y análisis de sistemas.

Las actuales tecnologías fotovoltaicas funcionan bien, pero sus costos son demasiado altos para competir directamente con los combustibles fósiles. Sin subsidios gubernamentales importantes, mejoras incrementales a estas tecnologías no se reducirán los costes lo suficiente para alcanzar la paridad, donde los costos son iguales o inferiores a la quema de carbón, por ejemplo.

Tecnologías de próxima generación con potencial para la producción de muy bajo costo son necesarios. Las células orgánicas, híbrido solar y colorante sensibilizado-están entre las más prometedoras de estas opciones de bajo costo. La ciencia básica es necesaria para diseñar, sintetizar y entender estos materiales, y la ciencia aplicada para optimizar el rendimiento y ampliar la fabricación de dispositivos basados ​​en estos materiales. Además, el análisis de sistemas se proporcionan datos sobre cómo la compleja interacción de aspectos tales como la variabilidad de sol, geográfica y los factores de recursos, regulación y economía el impacto de la penetración en el mercado de estas tecnologías.

La luz debe entrar en un lado de una celda solar, y ese lado también tiene que servir como un electrodo para que el dispositivo funcione de modo conductores transparentes son un componente esencial de prácticamente todas las células solares. Óxido de estaño indio es el caballo de batalla de los conductores transparentes en los dispositivos actuales. Sin embargo, la oferta mundial de indio es limitado, por lo que se necesitan alternativas para reducir la cantidad requerida o eliminarlo por completo. Argonne cuenta con un equipo de expertos en una técnica denominada deposición de capas atómicas (ALD) que se pueden preparar capas muy delgadas de conductores transparentes.

ALD también proporciona cobertura conformal perfectamente, incluso en alta en tres dimensiones materiales como las requeridas para el tinte de células solares sensibilizadas. ALD utilizando óxido de indio y estaño depósito mejorará el rendimiento y reducir el costo de la próxima generación de la energía fotovoltaica. Extender esta técnica a la alternativa, la tierra con abundancia de conductores transparentes en última instancia, nos acercará a la fabricación de dispositivos eficientes en energía solar a gran escala.

La luz solar es abundante, pero difusa. Otra vía para reducir el costo de captación de energía solar es el uso de materiales de bajo costo para recoger la luz solar en un área amplia. Esta luz se dirige ya sea a una pequeña, de alto rendimiento de células solares o para un fluido que transfiere la energía térmica de las turbinas de vapor que generan electricidad. Argonne tiene un programa de desarrollo luminiscentes concentradores solares para la primera aproximación, que funcionará en una amplia variedad de climas y otro programa de estudios avanzados de fluidos de transferencia térmica para el segundo, que presenta mejores resultados en las regiones con abundante sol. Debido a numerosos factores podrían influir en la viabilidad comercial de estas tecnologías, análisis de sistemas proporcionará orientación básica en relación con los objetivos del dispositivo y los mercados apropiados.

Argonne es analizar en detalle el impacto ambiental de cambio a las nuevas tecnologías de energía solar a gran escala y el examen de cómo los consumidores responden a estas tecnologías.

La energía fotovoltaica y la energía solar concentrada la promesa de iniciar una nueva economía energética de la red eléctrica. Mirando hacia el futuro aún más, convirtiendo la luz solar en combustibles químicos es una vía interesante para sustituir los combustibles fósiles en el sector del transporte, el laboratorio está sentando las bases para hacer frente a este objetivo, también.

Enfoque integrado de Argonne para la investigación de la energía solar representa una nueva forma de abordar los retos asociados con el cambio de generación de energía mundial de los combustibles fósiles para proporcionar un suministro limpio, seguro y prácticamente ilimitada de energía en el futuro.

Last Update: 10. October 2011 11:55

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