Investigación y desarrollo de celdas solares fotovoltaicas de polímero libres de ITO en soportes flexibles de bajo impacto ambiental.
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 tiene 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 orgánicas (de polímero) 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, empleando materiales orgánicos, marcando un antes y un después en lo que a energía solar se refiere.
SOLARFLEX supone el desarrollo de una nueva generación de celdas solares cuya fabricación mediante tecnologías de impresión convencional implicará una reducción importante del coste de producción y una comercialización a gran escala (procesos eco-eficientes de fabricación de materiales avanzados y desarrollo de productos innovadores energéticamente eficientes– objetivos específicos HAB2 y HAB3). Las actividades a desarrollar en el presente proyecto están alineadas con las prioridades definidas en la estrategia RIS3-CV. Más concretamente, este proyecto queda enmarcado dentro del Eje 2 Producto Innovador. Este proyecto, por tanto, permitirá atender a la creciente demanda de energía y ayudará a la prevención del cambio climático.
SOLARFLEX también se alinea en el Eje 3 “Procesos Avanzados de Fabricación”, donde los diferentes clústeres comparten su demanda con distintas áreas de especialización tecnológica como son la tecnológica de fabricación avanzada, materiales avanzados y nanotecnología y micro y nanoelectrónica y fotónica.
Finalmente, indicar que el proyecto SOLARFLEX entra de lleno en el eje transversal de Sostenibilidad, ya que se centra en el desarrollo de soluciones para la generación de electricidad en base a las energías renovables y promueve la sustitución de materiales raros y escasos como el Indio por electrodos transparentes y la sustitución de sustratos flexibles por materiales biobasados y materiales reciclados.
Objetivo principal
Investigación y desarrollo de celdas solares de polímero flexibles OPVs en substratos de bajo impacto ambiental como bioPET y rPET, libres de ITO con una superficie de entre 1 y 2 cm2 y una estructura de panel en serie de entre 25 y 100 cm2, mediante combinación de técnicas de deposición en solución de gran superficie como Slot Die y Serigrafía de Alta Resolución.
Objetivos parciales o específicos que se irán alcanzando a lo largo de la ejecución del proyecto
- Desarrollo de celda solar de polímero en solución mediante combinación de técnicas de impresión y recubrimiento de gran superficie:
- Electrodo trasero impreso en serigrafía de alta resolución (<50 micras) y espesores de capa < 5 micras.
- Capa activa depositada mediante Slot Die y/o serigrafía con espesores de capa < 300 nm.
- Electrodo frontal impreso mediante serigrafía como alternativa a los electrodos desarrollador en alto vacío.
- Desarrollo de celda solar de polímero de entre 1 y 2 cm2 de área y que presenten estabilidad térmica de más de 100h a 85 °C.
- Desarrollo de panel solar con células en serie de entre 25 y 100 cm2.
- Desarrollo de electrodo transparente (transmitancia >75%) libre de ITO.
- Desarrollo de celda solar sobre substratos flexibles de bajo impacto ambiental basados en bioPET y rPET (PET reciclado).
- 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 en particular, evitando así la dependencia en materiales y celdas solares de Asia.
Empresas colaboradoras
Resultados esperados
- Electrodo trasero libre de ITO con nivel de transmitancia < 75%
- Electrodo metálico frontal mediante técnicas de procesado en atmósfera convencional
- Capa activa depositada en solución mediante técnicas escalables como Slot Die y Serigrafía
- Demostrar el uso de substratos de menor impacto ambiental que los que se utilizan en la actualidad: Celda solar de polímero flexible de entre 1 y 2 cm2 sobre sustrato flexible sostenible (bioPET y/o rPET) con PCE < 5%
- Panel 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
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Proyecto SOLARFLEX
Nº Expediente: IMDEEA/2022/20
PROGRAMA: PROYECTOS DE I+D EN COOPERACIÓN CON EMPRESAS
ACTUACIÓN: IMDEEA-PROYECTOS DE I+D EN COOPERACIÓN CON EMPRESAS
PROYECTO: SOLARFLEX - Investigación y desarrollo de celdas solares fotovoltaicas de polímero libres de ITO en soportes flexibles de bajo impacto ambiental.
ENTIDAD BENEFICIARIA: AIMPLAS, INSTITUTO TECNOLÓGICO DEL PLÁSTICO
SUBVENCIÓN CONCEDIDA: 231.279,00 EUR
"Proyecto cofinanciado por la Unión Europea"
