proyecto
DESARROLLO DE BIOCELULAS SOLARES FOTOVOLTAICAS DE AMPLIO ESPECTRO BASADAS EN ANTOCIANINAS EXTRAIDAS DE BERRIES
Registro en:
2013-18596-INNOVA_PRODUCCION
2013-18596
Autor
ANDRÉS EDUARDOFELMER CAUCAO
Centro Nacional de Energías Renovables (cener)
Fibra Ingenieria y Construccion S. A
Plasticos Ecomol Limitada
Universidad de la Frontera
Institución
Resumen
Caracterizar el comportamiento del mini-módulos DSSC en condiciones extremas de funcionamiento además de la determinación de la vida útil de la célula y módulo. Desarrollar una célula y mini-módulo fotovoltaico del tipo DSSC basada en colorantes orgánicos naturales con alto contenido de antocianina que permita maximizar la eficiencia en la conversión de energía y minimizar los costos de fabricación. Determinar las condiciones de extracción de antocianinas y/o de mezcla de extractos obtenidos a partir de bayas nativas bayas comerciales y residuos de la agroindustria que proporcionen las características espectrales UV-Vis para maximizar la conversión de energía solar en energía eléctrica. Determinar las propiedades físicas óptimas del conductor (Indium doped Tin Oxide ITO FTO y AZO) depositado mediante sputtering que permita maximizar la eficiencia en la conversión de energía de las DSSC propuestas en el presente proyecto. Diseñar una configuración modular de células fotovoltaicas del tipo DSSC que permita escalar la solución propuesta maximizando la eficiencia del sistema fotovoltaico. Fabricar el foto-electrodo con Dióxido de Titanio (TiO2) mediante la técnica de screen printing y sputtering y evaluar la eficiencia de la célula a 100 mW cm-2 de iluminación solar. Fabricar y evaluar la eficiencia (Incident Photon-to-current Conversion Efficiency IPCE) de células solares fotovoltaicas basadas en componentes orgánicos naturales. El potencial solar en Chile es uno de los más elevados a nivel mundial alcanzando valores cercanos a los 9.28 kWh/m2. Por otro lado la generación eléctrica del Sistema Interconectado del Norte Grande es dependiente en un 99% de combustibles fósiles con una participación prácticamente nula de las Energías Renovables No Convencionales. En Chile actualmente se están desarrollando proyectos de Investigación y Desarrollo que involucran la prospección solar el estudio de concentradores solares y en fase experimental el desarrollo de celdas solares basadas en silicio. Pese a estos esfuerzos no se han desarrollado iniciativas que promuevan transformación del recurso solar en energía eléctrica a través de celdas fotovoltaicas basadas en compuestos orgánicos y sintetizados. El presente Proyecto de I+D Aplicada tiene por objeto el desarrollo de Bio-células fotovoltaicas solares basadas en antocianinas extraídas de berries de bajo costo y de eficiencias cercanas al 7%. Teniendo presente este objetivo se abordará el desarrollo de células solares DSSC (Dye Sensitized Solar Cell (DSSC)) utilizando la técnica de sputtering y screen printing para la manufactura de este tipo de celdas basadas en antocianinas. La antocianina necesaria para la fabricación de este tipo de celdas está disponible en frutos tales como los berries los cuales se encuentran abundantemente en la zona sur de Chile. En este contexto se ha identificado que aproximadamente el 5% de la producción total de berries es descartada y por lo cual se propone utilizar estos excedentes de berries para la obtención de la antocianina agregando valor residual a este producto. La solución planteada en este proyecto permitirá desarrollar una célula solar DSSC competitiva económicamente y amigable con el medio ambiente por sus propiedades reciclable inocuas y biodegradables.Por otro lado el grado de innovación del presente proyecto se centra en la utilización de colorantes orgánicos en reemplazo del rutenio. Los colorantes orgánicos serán obtenidos de extractos concentrados de antocianinas de bayas y residuos o la combinación de estos. La principal ventaja en la utilización de este tipo de colorante se encuentra en que estos poseen una alta concentración de antocianinas lo cual permitirá capturar un espectro de luz visible más amplio que los principales competidores existentes hasta el momento.La solución propuesta (panel fotovoltaico) tiene como principal innovación su integración arquitectónica en edificios aeropuertos recintos habitacionales etc. Con la incorporación de esta innovación este tipo de edificios podrá generar parte de la electricidad demandada por el sistema eléctrico del recinto arquitectónico. Además la integración arquitectónica de paneles solares fotovoltaicos DSSC en reemplazo de ventanas o velux disminuirá la transparencia de los vidrios minimizando la utilización de cortinas o persianas para evitar el paso de la luz solar.Además a diferencia de los paneles fotovoltaicos basados en Silicio la solución propuesta no necesariamente requiere de un ángulo de orientación determinado lo cual permite su integración en sistemas arquitectónicos existentes o proyectados en el futuro. Corporación de Fomento de la Producción