FICHA PÚBLICA DEL PROYECTO PROGRAMA DE ESTÍMULOS A LA INNOVACIÓN

NUMERO DE PROYECTO: 215952

EMPRESA BENEFICIADA: Vitro Vidrio y Cristal SA de C.V.

TÍTULO DEL PROYECTO: "DESARROLLO DE CELDAS SOLARES CON MATERIALES NANOESTRUCTURADOS INNOVADORES, DEPOSITADOS SOBRE SUSTRATOS DE VIDRIO, UTILIZANDO TECNOLOGÍAS DE VANGUARDIA.“ IES VINCULADA:

FIME- UANL

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OBJETIVO DEL PROYECTO: •Se implanto un proceso de fabricación de celdas solares a nivel laboratorio que demuestra la

factibilidad técnica de nuevos productos basados en celdas fotovoltaicas •Se exploraron nuevos materiales semiconductores y la combinación de los mismos que se generan en México, para que puedan ser aplicados en sistema de generación de energía eléctrica por el principio Fotovoltaicos.

•Se evaluo la factibilidad técnica de utilizar las tecnologías de depósito de películas delgadas de sulfoselenuro de plata antimonio, además se evaluo las técnicas de Deposito por Baño Químico (CBD-Chemical Bath Deposition), además de la Técnica de Evaporación Térmica de Metales •Se realizo un estudio de caracterización estructural, composicional, óptica y eléctrica en las

muestras de películas que se depositan sobre el vidrio

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PRINCIPALES ACTIVIDADES REALIZADAS: A. Fase I EXPLORACION Durante el desarrollo del proyecto en la FASE 1 denominada EXPLORACIÓN se realizaron 3 actividades principales establecidas como sigue: Estudio del arte previo patentado y documental, Identificación de los procesos e Identificación de reactivos y agentes químicos. A. 1. Estudio del arte previo patentado y documental La Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la Universidad Autónoma de Nuevo Leon (FIME- UANL) realizó una búsqueda de material bibliográfico para establecer el estado del arte tecnológico. A. 2. Identificación de los procesos Se estableció como punto de partida el proceso de baño químico (Chemical Bath Deposition) combinado con otras técnicas tales como Evaporación Térmica de Metales. Más información en el ANEXO 4: IDENTIFICACION DE PROCESOS-UANL. A. 3. Identificación de reactivos y agentes químicos En FIME-UANL Se identificaron más de 10 Reactivos químicos clave a explorar durante la etapa de laboratorio. Para desarrollar este material se debe depositar en una primera etapa, el sulfuro de antimonio (Sb2S3) y posteriormente depositar seleniuro de plata (Ag2Se),ambos por medio de la técnica de baño químico, después se evaporará Ag y finalmente un depósito por baño químico de selenio (Se). Más información en el ANEXO 5: IDENTIFICACIÓN DE REACTIVOS Y AGENTES QUIMICOSUANL.

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B. FASE II Durante el desarrollo de la fase II el equipo de trabajo se concentró en el desarrollo de las celdas solares a nivel laboratorio. A continuación se presentan en tablas los reactivos, materiales y equipos utilizados para el desarrollo de las celdas solares en película delgada, usando las técnicas de depósito por baño químico (CBD) y evaporación térmica. B. 1. Adquisición Adecuación de equipos Baños de recirculación. Muflas y horno de vacío. material básico de laboratorio. Evaporadora térmica Un simulador solar. B. 2. Diseño de experimentos, de pruebas y su desarrollo Para las diferentes capas que conforman la celda solar se han estado cambiando diferentes variables para mejorar las propiedades de cada uno de los materiales utilizados. En el ANEXO 9: CARACTERIZACION DE CAPAZ Y MULTICAPAZ-UANL se presentan los materiales para las diferentes capas de la celda solar, así como las variables a modificar.

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C: FASE III CONCLUSIONES El proceso de fabricación de una celda solar por medio del método propuesto necesita primordialmente de los procesos de CBD y Evaporación Térmica asi como de Tratamientos Térmicos. Utilizando la propuesta de línea robusta del proceso resulta en una línea mas simple ya que tiene menos equipos especializados, con lo cual el proceso mismo se vuelve aun mas barato, para la síntesis de dicha celda solar. Además se pueden integrar pasos del procedimiento alternados y en diferente orden, lo cual nos dará un sistema con más alternativas de producción. El proceso de la figura C.1 al ser implementado en una línea piloto para la fabricación de celdas solares se muestra ejemplificada con la siguiente imagen (figura C.2):

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BREVE DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO:

Una descripción del proyecto el cual consistió en encontrar la combinación de materiales que permitan incrementar la eficiencia de conversión de energía solar a energía eléctrica utilizando vidrio como sustrato y de igual manera combinar las dos técnicas de depósito de manera eficaz y eficiente para ser escalados a una prueba piloto a desarrollar en una segunda etapa.

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RESULTADOS DEL PROYECTO: •Base teórica para una nueva familia de productos con películas delgadas semiconductoras nano estructurados para obtener celdas solares con una eficiencia mayor a 5% •Obtención de celdas •en el desarrollo del proceso que incluye las dos técnicas: Depósito por Baño Químico (CBD-Chemical Bath Deposition), y la Técnica de Evaporación Térmica de Metales. •Generación de Nueva propiedad intelectual, al menos una solicitud de patente y/o Secreto Industrial •Desarrollo de dos temas de tesis y el inicio de su ejecución. •Desarrollo de la Ingeniería conceptual para escalar los resultados a nivel piloto •Una Metodología para la elaboración de los recubrimientos Impactos y Beneficios para la sociedad •Oportunidad de incorporar a becarios (se estima poder incorporar 2 becarios y/o recién graduados trabajando en el proyecto, en prácticas de ingeniería y estudiantes de maestría en ambientes reales de trabajo. •Desarrollo de conocimiento clave en el campo de la energía solar, se estima la generación de al menos dos artículos técnico Científicos y al menos una solicitud de patente y/o Secreto Industrial.

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IMPACTOS DEL PROYECTO: Tipo de Impacto

Descripción

Científico

Se generaron 2 procesos simples, rápidos, de bajo costo, con materiales abundantes en la Tierra y ecológicos para la fabricación de celdas solares con eficiencias mayores al 5%.

Tecnológico

Se disminuyó el número y se simplificó el orden de equipos de la línea piloto Se simplificaron los procedimientos de fabricación de celdas solares disminuyendo el tiempo total de producción. Se elaboró un prototipo a nivel laboratorio para la fabricción de celdas solares con una eficiencia de conversión mayor al 5%. El proceso de fabricación es bajo en costo. Los reactivos para la deposición de las cepas de la celda solar son relativamente económicos El número de equipos necesarios para la producción de celdas solares disminuyó. Se generó una excelente propuesta de línea piloto que en el futuro será la base del desarrollo de nuevas líneas de producción en masa de celdas solares.

Económico

Social

Un grupo de estudiantes colaboró con el proyecto. Se escribieron 4 tesis con el tema de investigación. Se contrató a personal con posgrado para la investigación. El procedimiento de fabricación es amigable con el ambiente. Se difundieron los conocimientos en posters. Se involucraron en el proyecto a PYMES:    

IQS Soporte de Desarrollo de Proyectos  Joel Bravo  SAS Monterrey  PRODIESA

Despacho Sepúlveda Treviño Tomás Vargas: Space Claim TASAC