PRIMER FORO IBEROAMERICANO DE CIENCIA PARA LA ENERGIA VIGILANCIA TECNOLÓGICA EN ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA Irayda Oviedo Rivero CUBAENERGÍA. Cuba Daniel Stolik Universidad de La Habana Nora Díaz, OCPI Quito, Ecuador 11-13 de Junio 2012
OBJETIVOS • Conocer importancia de estudio de patentes como fuente de información técnica. • Familiarización con metodología para estudio de VT • Debatir los resultados del estudio de celdas fotovoltaicas
PATENTES Las patentes no sólo son útiles como instrumento de protección, sino también como fuente de información técnica para las empresas y grupos de investigación que poseen capacidad para desarrollar tecnología propia. (Fundación Cotec, 2007)
PATENTES vs OTROS DOCUMENTOS • Recoge la primera información existente sobre una tecnología nueva. • Existe uniformidad en la estructura de las patentes prácticamente en todos los países • La información contenida en los documentos de patentes no se difunde por otros medios.
PASOS DEL ESTUDIO Redefinición
Informaciones - Datos
Objetivos y líneas de búsqueda
Búsqueda
Recogida
Tratamiento
Análisis y valorización por los expertos Difusión selectiva
Almacenamiento
Utilización de resultados por los responsables
Fuente: CIEMAT
Decisiones estratégicas
ESTUDIO: Estado del arte de celdas en sistemas FV • Solicitud de Informe por el cliente: Fecha: junio 2012, Solicitante: Universidad de La Habana, Objeto del informe: producción científica y tecnológica en celdas FV, Perfil de búsqueda: photovoltaic cells
0 1991 1992 1994 1995 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2010 2011 2011 2012
BD Patentes, celdas fotovoltaica Can$dad de Patentes de celdas
500
400
300
200
100
Distribución por años. Se observa incremento
PAÍSES Cant. Patentes 89
60 30 26 324
99 109 112
294
CN US JP DE KR EP FR TW GB
BD Patentes, celdas fotovoltaica Solicitante SHARP CEA -‐ COMMISSARIAT A L ENERGIE ATOMIQUE ET AUX ENERGIES ALTERNATIVES HITACHI CHEMICAL CANON SANYO ELECTRIC STION LG INNOTEK TWIN CREEKS TECHNOLOGIES SAINT GOBAIN SAINT GOBAIN GLASS KONARKA TECHNOLOGIES MASSACHUSETTS DEVELOPMENT FINANCE AGENCY TOTAL GAS & POWER BEIJING HIKEEN TECHNOLOGY
Can$dad 38 34 26 19 18 18 17 16 15 11 9
INVENTORES Inventor ADACHI SHUUICHIROU IWAMURO MITSUNORI NOJIRI TAKESHI YOSHIDA MASATO KIZAWA KEIKO OKANIWA KAORU LEE HOWARD W H MACHII YOUICHI BAOAN XU GAUDIANA RUSSELL AOYAGI TAKUYA PETTI CHRISTOPHER J KATO TAKAHIKO NAITO TAKASHI TAKABAYASHI AKIHARU YAMAMOTO HIROKI
Cantidad de Patentes 25 25 25 25 21 19 16 15 14 13 12 12 10 10 10 10
CELDAS SOLARES • 1ra.GENERACIÓN • 1ra GENERACIÓN SILICIO • 2da.GENERACIÓN
CAPAS DELGADAS
• 3ra.GENERACIÓN
NANOCELDAS
CELDAS de Si SANYO en I-D logran ef. del 22.3% en CELDAS (Back Contact de alta tecnología) de 100 cm2 DUTCH-BASED ECN CELDAS REAR-EMITTER DE Si EFIC. 17,4%
CELDAS DE CAPAS DELGADAS PRODUCCIÓN •
SILICIO AMORFO
•
CdTe
•
CIS
CuInSe2
Si-a
3ra GENERACION-NANOCELDAS • ESTRUCTURA MATERIAL DE PUNTOS CUANTICOS. • DIAMETRO DE LOS PUNTOS de 1 A 10 nm. • AUTORDENAMIENTO DE LOS PUNTOS. • EFICIENCIA TEORICA HASTA UN
65 %.
NANOCELDAS • EMPRESAS INDUSTRIALES ACTUALMENTE ESTAN PROCESANDO TECNOLOGÍAS • SE TRABAJA EN VARIOS MATERIALES COMO S-Pb, Se-Pb, Si, entre otros. • SE REPORTAN EFICIENCIAS DE UN 10 % • PROCESOS DE BAJO CONSUMO TERMICO Y ELECTRICO • HOY ES C-T, PERO ES EL FUTURO DE LA ENERGIA FV EN UNOS 30-40 AÑOS.
NANOCELDA de Si CELDAS TANDEM DE Si . NANOESTRUCTURADAS. Con puntos cu谩nticos de Si embebidos en capas de OXIDO, NITRURO Y CARBURO de Si. 50 % de eficiencia te贸rica.
REDUCCION DE COSTOS China tiene actualmente un 66 % de la producci贸n mundial de celdas FV, la empresa GCL china de producci贸n de silicio grado solar ha obligado a reducir hasta 25 USD el Kg ( lo que en el 2008 superaba los 300 USD / Kg.).
CELDAS DE SILICIO • Los precios del Wp del silicio se han aproximado a las de capas delgadas, cuestion que esa suscitando bancarrotas en otras grandes empresas . • 4/18/2012 @ 8:00AM FORBES • First Solar Struggles Amid Decline Of Thin-Film Solar Market • Just yesterday, First Solar, the largest thin film solar company worldwide, said it would close its German factory, idle part of a Malaysian factory and layoff 30% of its global workforce. The decision wasn’t surprising given that the German factory in particular was more expensive to run than some of its factories elsewhere in the world, said MJ Shiao, a senior analyst at GTM and author of the report
PROGRAMA FV
ESTRATEGIA DEL PROGRAMA FOTOVOLTAICO • Partir de beneficios a corto, mediano y largo plazo. • Realizar las aplicaciones en cada momento preciso, teniendo en cuenta que la tecnología FV, aunque ha alcanzado madurez, está aún en pleno desarrollo. • Después de : que, cuando y donde aplicar, se debe determinar la producción FV que garantiza dichas aplicaciones ( Pazos de la industria FV). • El tercer elemento estratégico es el desarrollo científico-técnico (investigación-desarrollo) que garantiza la permanente actualización tecnológica.
ESTRATEGIA DE LAS APLICACIONES • CONTINUAR CON LAS APLICACIONES AISLADAS AUTONOMAS. • COMENZAR LOS SISTEMAS DE TECHOS (RESIDENCIAL, COMERCIAL, INDUSTRIAL). • APLICAR CONSUMOS PROPORCIONALES A LA RADIACIÓN SOLAR. • INYECTAR A LA RED EN SUBESTACIONES DE 1 A 3 Mw. • REFORZAR EN PLANTAS de 3 a 10 Mw.
ESTRATEGIA PRODUCTIVA Debe estar dictada por pasos que logren el máximo nivel de integración de la producción nacional: • • • • • • •
1.- Instalación de módulos y sistemas importados. 2.- Importar celdas y materiales y hacer los módulos 3.- Hacer parte del BOS en el país. 4.- Importar obleas para hacer celdas. 5.- Importar lingotes puros para corte de obleas. 6.- Importar Si-m, purificar, crecer lingotes. 7.- Producir la tecnología FV completa.
ESTRATEGIA CIENTIFICO-TECNICA Escoger l铆neas gran perspectiva, optimizando lo prometedor con posibilidades reales y el esfuerzo a realizar.
Con el Si cristalino el plan a realizar es concreto. Trabajar materiales de capas delgadas donde la madurez esta aun creciendo. Comenzar plan C-T en nanoestructuras, por su tremenda importancia a largo plazo Mantener el motor del desarrollo ulterior en centros de investigaci贸n-desarrollo altamente especializadosde
CENTROS DE I-D • • • • • •
Materiales y reactivos Celdas solares Desarrollo tecnológico de módulos Radicación solar, normalización, standarización Desarrollo del resto del sistema (BOS). Electro-energética FV
CONCLUSIONES • El análisis de patentes de conjunto con la búsqueda en otras fuentes contribuyen a la planificación y desarrollo de la CIT • Desarrollo de nuevos procesos tecnológico en las celdas solares de silicio, capas delgadas • El mercado de la FV crece rápidamente • Necesidad valorar propuesta de programa FV que contribuya a la independencia energética
irayda@cubaenergia.cu
Muchas gracias