PEN as substrate for new solar cell technologies

The possible use of polyethylene naphthalate as substrate for low-temperature deposited solar cells has been studied in this paper. The transparency of this polymer makes it a candidate to be used in both substrate and superstrate configurations. ZnO:Al has been deposited at room temperature on top of PEN. The resulting structure PEN/ZnO:Al presented good optical and electrical properties. PEN has been successfully textured (nanometer and micrometer random roughness) using hot-embossing lithography. Reflector structures have been built depositing Ag and ZnO:Al on top of the stamped polymer. The deposition of these layers did not affect the final roughness of the whole. The reflector structure has been morphologically and optically analysed to verify its suitability to be used in solar cells.

Analysis of the role of mobility-lifetime products in the performance of amorphous silicon p-i-n solar cells

An analytical model of an amorphous silicon p-i-n solar cell is presented to describe its photovoltaic behavior under short-circuit conditions. It has been developed from the analysis of numerical simulation results. These results reproduce the experimental illumination dependence of short-circuit resistance, which is the reciprocal slope of the I(V) curve at the short-circuit point. The recombination rate profiles show that recombination in the regions of charged defects near the p-i and i-n interfaces should not be overlooked. Based on the interpretation of the numerical solutions, we deduce analytical expressions for the recombination current and short-circuit resistance. These expressions are given as a function of an effective ¿¿ product, which depends on the intensity of illumination. We also study the effect of surface recombination with simple expressions that describe its influence on current loss and short-circuit resistance.

Projecte d'energia solar tèrmica

El proyecto consiste en el diseño de una instalación solar térmica para producción de agua caliente sanitaria (ACS) en un edificio de nueva construcción en la localidad de Mollerussa (Lleida). Se han estudiado las necesidades térmicas de ACS en atención a las características constructivas y funcionales del edificio, dando cumplimiento a la normativa vigente. Conocida la demanda energética esperada, se han analizado los datos climatológicos y de temperatura de red de agua fría propios del emplazamiento, y se ha propuesto un campo de captación compuesto por captadores planos y los distintos subconjuntos que componen la instalación: acumulación, transferencia térmica, trazado hidráulico, regulación y control, y energía auxiliar. Con ello se ha llevado a cabo una simulación energética mediante la herramienta TSOL, software de simulación solar recomendado por entidades de reconocido prestigio, para comprobar que se han alcanzado los objetivos del sistema propuesto. Por último, se ha realizado un estudio del beneficio medioambiental que supone la instalación proyectada, indicando el ahorro energético para el usuario y las toneladas equivalentes de dióxido de carbono evitadas.

Construcció d'un refugi situat al terme municipal de Vallfogona de Ripollès, pensat com a final d'etapa per a rutes a cavall

Els negocis relacionats amb les activitats de lleure i els esports d’aventura actualment es troben en expansió, buscant majoritàriament el contacte amb la natura. Les rutes a cavall formen part del gran ventall d’opcions, per aquesta qüestió s’ha pensat en construir un refugi utilitzat com a final d’etapa per a rutes a cavall. En la major part del territori, la presència de població humana es manifesta en pobles, viles i ciutats, les quals disposes d’aigua sanitària, corrent elèctric i sistema de clavegueram. Per altra banda en les urbanitzacions o cases aïllades poder gaudir d’aquests serveis suposa una inversió econòmica elevada, que implica la utilització de sistemes alternatius. En el present projecte s’ha triat un emplaçament on portar a terme el final d’etapa amb una sèrie de requisits a complir : bosc a les proximitats, disposar d’un o varis accessos per a vehicles (transport del material d’intendència), tranquil•litat, bones vistes, i cobertura de telèfon mòbil. S’han acceptat les següents limitacions : no disposar de xarxa pública d’electricitat ni d’aigua. I s’han dimensionat les instal•lacions per a un màxim de dotze persones i els seus respectius cavalls. El principal objectiu del projecte és el dimensionament de les necessitats elèctriques, d’aigua i d’aiguacalenta sanitària en condicions autònomes, i utilitzant energies renovables. La valoració de les possibles solucions per condicionar les instal•lacions, i oferir una resposta eficient per la demanda. No és un objectiu específic del treball la potabilització de l’aigua ni el tractament dels residus produïts. S’han aprofitat els diferents desnivells que presenta l’emplaçament triat a l’hora de distribuir les instal•lacions, i s’ha utilitzat un antic cobert de dos pisos ja existent. Com a residència s’ha triat un model de casa prefabricada de muntanya. Com a sistema de subministrament elèctric, s’instal•laran plaques solars fotovoltaiques i un generador de corrent com a sistema auxiliar. La captació d’aigua s’efectuarà a partir d’un pou que es troba en el terreny i de la recollida d el’aigua pluvial, instal•lant dipòsits d’emmagatzemament d’aigua segons les necessitats. S’utilitzarà un equip de cloració per potabilitzar l’aigua de consum utilitzada a la residència. En la producció d’aigua calenta sanitària s’utilitzaran plaques solars tèrmiques i una caldera instantània de gas propà com a suport. Per cuinar s’ha triat una cuina de gas propà i una barbacoa que s’instal•larà a l’exterior. S’instal•larà una llar de foc amb recuperador d’aire a la residència i una fosa sèptica amb un sistema d’infiltració per poder abocar les aigües provinents de la residència. Els fems dels cavalls podran ser utilitzats com adob pel terreny.

Investigation of defect formation and electronic transport in microcrystalline silicon deposited by hot-wire CVD

We have investigated doped and undoped layers of microcrystalline silicon prepared by hot-wire chemical vapour deposition optically, electrically and by means of transmission electron microscopy. Besides needle-like crystals grown perpendicular to the substrate's surface, all of the layers contained a noncrystalline phase with a volume fraction between 4% and 25%. A high oxygen content of several per cent in the porous phase was detected by electron energy loss spectrometry. Deep-level transient spectroscopy of the crystals suggests that the concentration of electrically active defects is less than 1% of the undoped background concentration of typically 10^17 cm -3. Frequency-dependent measurements of the conductance and capacitance perpendicular to the substrate surface showed that a hopping process takes place within the noncrystalline phase parallel to the conduction in the crystals. The parasitic contribution to the electrical circuit arising from the porous phase is believed to be an important loss mechanism in the output of a pin-structured photovoltaic solar cell deposited by hot-wire CVD.

Progress in single junction microcrystalline silicon solar cells deposited by Hot-Wire CVD

Hot-Wire Chemical Vapor Deposition has led to microcrystalline silicon solar cell efficiencies similar to those obtained with Plasma Enhanced CVD. The light-induced degradation behavior of microcrystalline silicon solar cells critically depends on the properties of their active layer. In the regime close to the transition to amorphous growth (around 60% of amorphous volume fraction), cells incorporating an intrinsic layer with slightly higher crystalline fraction and [220] preferential orientation are stable after more than 7000 h of AM1.5 light soaking. On the contrary, solar cells whose intrinsic layer has a slightly lower crystalline fraction and random or [111] preferential orientation exhibit clear light-induced degradation effects. A revision of the efficiencies of Hot-Wire deposited microcrystalline silicon solar cells is presented and the potential efficiency of this technology is also evaluated.

Amorphous silicon thin film solar cells deposited entirely by Hot-Wire Chemical Vapour Deposition at low temperature (<150 ºC)

Amorphous silicon n-i-p solar cells have been fabricated entirely by Hot-Wire Chemical Vapour Deposition (HW-CVD) at low process temperature < 150 °C. A textured-Ag/ZnO back reflector deposited on Corning 1737F by rf magnetron sputtering was used as the substrate. Doped layers with very good conductivity and a very less defective intrinsic a-Si:H layer were used for the cell fabrication. A double n-layer (μc-Si:H/a-Si:H) and μc-Si:H p-layer were used for the cell. In this paper, we report the characterization of these layers and the integration of these layers in a solar cell fabricated at low temperature. An initial efficiency of 4.62% has been achieved for the n-i-p cell deposited at temperatures below 150 °C over glass/Ag/ZnO textured back reflector.

Construcció d'un refugi situat al terme municipal de Vallfogona de Ripollès, pensat com a final d'etapa per a rutes a cavall

Els negocis relacionats amb les activitats de lleure i els esports d’aventura actualment es troben en expansió, buscant majoritàriament el contacte amb la natura. Les rutes a cavall formen part del gran ventall d’opcions, per aquesta qüestió s’ha pensat en construir un refugi utilitzat com a final d’etapa per a rutes a cavall. En la major part del territori, la presència de població humana es manifesta en pobles, viles i ciutats, les quals disposes d’aigua sanitària, corrent elèctric i sistema de clavegueram. Per altra banda en les urbanitzacions o cases aïllades poder gaudir d’aquests serveis suposa una inversió econòmica elevada, que implica la utilització de sistemes alternatius. En el present projecte s’ha triat un emplaçament on portar a terme el final d’etapa amb una sèrie de requisits a complir : bosc a les proximitats, disposar d’un o varis accessos per a vehicles (transport del material d’intendència), tranquil•litat, bones vistes, i cobertura de telèfon mòbil. S’han acceptat les següents limitacions : no disposar de xarxa pública d’electricitat ni d’aigua. I s’han dimensionat les instal•lacions per a un màxim de dotze persones i els seus respectius cavalls. El principal objectiu del projecte és el dimensionament de les necessitats elèctriques, d’aigua i d’aiguacalenta sanitària en condicions autònomes, i utilitzant energies renovables. La valoració de les possibles solucions per condicionar les instal•lacions, i oferir una resposta eficient per la demanda. No és un objectiu específic del treball la potabilització de l’aigua ni el tractament dels residus produïts. S’han aprofitat els diferents desnivells que presenta l’emplaçament triat a l’hora de distribuir les instal•lacions, i s’ha utilitzat un antic cobert de dos pisos ja existent. Com a residència s’ha triat un model de casa prefabricada de muntanya. Com a sistema de subministrament elèctric, s’instal•laran plaques solars fotovoltaiques i un generador de corrent com a sistema auxiliar. La captació d’aigua s’efectuarà a partir d’un pou que es troba en el terreny i de la recollida d el’aigua pluvial, instal•lant dipòsits d’emmagatzemament d’aigua segons les necessitats. S’utilitzarà un equip de cloració per potabilitzar l’aigua de consum utilitzada a la residència. En la producció d’aigua calenta sanitària s’utilitzaran plaques solars tèrmiques i una caldera instantània de gas propà com a suport. Per cuinar s’ha triat una cuina de gas propà i una barbacoa que s’instal•larà a l’exterior. S’instal•larà una llar de foc amb recuperador d’aire a la residència i una fosa sèptica amb un sistema d’infiltració per poder abocar les aigües provinents de la residència. Els fems dels cavalls podran ser utilitzats com adob pel terreny.

Desconnexió de la xarxa

Treball de recerca realitzat per un alumne d'ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit cientí­fic del Jovent l'any 2009. Aquest treball es planteja com un repte la necessitat de connexió a una xarxa de subministrament elèctric i d'aigua. L'objectiu del treball ha estat comprovar si, tan tècnicament com econòmica, es pot aconseguir l'autosuficiència d'una casa de muntanya del Vallès Oriental tot aprofitant els recursos que ens ofereix el medi, però sense haver de renunciar al nivell de vida al qual ens hem acostumat durant els darrers anys. Després d'una recollida de dades i valoració del consum energètic mínim que volem imposar, hem dissenyat una instal·lació capaç d'aprofitar les energies renovables de l'entorn i de satisfer les nostres necessitats. La instal·lació inclou plaques fotovoltaiques, col·lectors solars, cisternes per a la recollida d'aigua, bombes, etc. Finalment, s'inclou un pressupost d'aquesta instal·lació, que indica que els diners que caldria invertir són massa. Es demostra, doncs, que l'autosuficiència d'aquesta casa és tècnicament viable, però econòmicament inviable (o gens rendible).

Muntatge i caracterització d'una placa DSSC: Buscant potència

Treball de recerca realitzat per alumnes d'ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit científic del Jovent l'any 2009. Els objectius inicials foren la construcció d una 'Cèl•lula Solar Sensibilitzada mitjançant un Colorant’ (DSSC) amb el tint d una col llombarda i posterior caracterització segons el dossier 'Nanocrystalline Solar Cell Kit: Recreating Photosynthesis’. Les DSSC (Dye Sensitized Solar Cell) són un tipus de cèl•lules que imiten els principis que la fotosíntesis ha fet servir exitosament durant més de 3,5 bilions d anys. S’han construït algunes DSSC i se n’ha provat la seva eficiència. El seu funcionament es basa en l’energia d’un fotó que excita un electró i el fa saltar de nivell energètic fins que es desprèn de l’àtom de colorant, deixant un forat en la molècula. Aquest electró lliure passa a través de la capa de TiO2 fins arribar a la càrrega on es genera el corrent elèctric. Tot seguit, l’electró arriba al contra-elèctrode i és aquí on entra en contacte amb l’electròlit, el mediador iode/triiode. Aquest regenera l’electró, que anteriorment ha saltat del colorant, oxidant-se ell mateix.

Projecte executiu d'una instal·lació de climatització i control d'un habitatge unifamiliar

Moltes vegades l’usuari d’una instal•lació de climatització o calefacció, no dóna la suficient importància al sistema que l’hi ha de proporcionar un millor confort amb el màxim rendiment. Aquest confort és un factor determinant, entre molts d’altres, de la “qualitat de vida”. Mentre que el rendiment és un factor important a nivell econòmic i ecològic. Tot i tenir prevalença els aspectes d’estalvi energètic, aquests no impliquen haver de renunciar a un confort tèrmic i a un estalvi econòmic. Un dels aspectes que es centra el projecte és promoure l’ús racional de les fonts energètiques (solar, biomassa) per a la correcta climatització dels habitatges. El projecte es desenvolupa en l’àmbit domèstic, concretament correspon a un habitatge unifamiliar. Aquest està situat a la població de Roda de Ter, província de Barcelona. L’objectiu principal del projecte és l’elecció del sistema de climatització i el seu dimensionament, per tal de donar el màxim confort als usuaris que habitin a la vivenda. Criteris ambientals i eficients han estat objecte a considerar pel disseny constructiu de l’habitatge. Una de les mesures importants presses en el projecte, ha estat l’elecció de les diferents parts que formen la instal•lació de climatització. Es fa referència als aïllaments dels tancaments, el sistema solar de recolzament, equips de producció de fred i calor, entre d’altres. En el projecte, s’ha dut a terme un estudi dels diferents tancaments de l’habitatge, tot determinat per a cada un d’ells, el seu coeficient de transmissió tèrmica. Per seleccionar l’equipament més adequat s’ha partit de les condicions climatològiques del municipi de Roda de Ter i s’ha realitzat el càlcul de les necessitats tèrmiques de l’edifici. L’habitatge incorpora una instal•lació de captació solar tèrmica. Aquesta aportarà un suport energètic a tot el sistema de producció de calor, ja sigui per la producció d’aigua calenta sanitària com per el calefactat de la vivenda. La col•locació dels panells a la façana sud tindrà una doble funció: a més de proporcionar energia solar tèrmica, serviran d’elements de protecció solar en la temporada d’estiu. La caldera usada per donar recolzament tèrmic utilitzarà com a combustible el “pellet”. El “pellet” és un tipus de biomassa llenyosa que consta d’un derivat de la fusta en format granulat. Es defineix i es detalla el consum energètic en biomassa, electricitat i cost econòmic anual que ocasionarà la instal.lació dissenyada. El sistema de terra radiant adoptat permetrà el refrescament en èpoques estivals i el calefactat en èpoques hivernals. Aquest donarà el confort tèrmic necessari a cada estança de l’habitatge. En el projecte també es marquen les pautes bàsiques pel control de la instal•lació solar així com el control dels grups de bombament i la mescla d’aigua del terra radiant.

Projecte executiu d'una instal·lació de climatització i control d'un habitatge unifamiliar

Moltes vegades l’usuari d’una instal•lació de climatització o calefacció, no dóna la suficient importància al sistema que l’hi ha de proporcionar un millor confort amb el màxim rendiment. Aquest confort és un factor determinant, entre molts d’altres, de la “qualitat de vida”. Mentre que el rendiment és un factor important a nivell econòmic i ecològic. Tot i tenir prevalença els aspectes d’estalvi energètic, aquests no impliquen haver de renunciar a un confort tèrmic i a un estalvi econòmic. Un dels aspectes que es centra el projecte és promoure l’ús racional de les fonts energètiques (solar, biomassa) per a la correcta climatització dels habitatges. El projecte es desenvolupa en l’àmbit domèstic, concretament correspon a un habitatge unifamiliar. Aquest està situat a la població de Roda de Ter, província de Barcelona. L’objectiu principal del projecte és l’elecció del sistema de climatització i el seu dimensionament, per tal de donar el màxim confort als usuaris que habitin a la vivenda. Criteris ambientals i eficients han estat objecte a considerar pel disseny constructiu de l’habitatge. Una de les mesures importants presses en el projecte, ha estat l’elecció de les diferents parts que formen la instal•lació de climatització. Es fa referència als aïllaments dels tancaments, el sistema solar de recolzament, equips de producció de fred i calor, entre d’altres. En el projecte, s’ha dut a terme un estudi dels diferents tancaments de l’habitatge, tot determinat per a cada un d’ells, el seu coeficient de transmissió tèrmica. Per seleccionar l’equipament més adequat s’ha partit de les condicions climatològiques del municipi de Roda de Ter i s’ha realitzat el càlcul de les necessitats tèrmiques de l’edifici. L’habitatge incorpora una instal•lació de captació solar tèrmica. Aquesta aportarà un suport energètic a tot el sistema de producció de calor, ja sigui per la producció d’aigua calenta sanitària com per el calefactat de la vivenda. La col•locació dels panells a la façana sud tindrà una doble funció: a més de proporcionar energia solar tèrmica, serviran d’elements de protecció solar en la temporada d’estiu. La caldera usada per donar recolzament tèrmic utilitzarà com a combustible el “pellet”. El “pellet” és un tipus de biomassa llenyosa que consta d’un derivat de la fusta en format granulat. Es defineix i es detalla el consum energètic en biomassa, electricitat i cost econòmic anual que ocasionarà la instal.lació dissenyada. El sistema de terra radiant adoptat permetrà el refrescament en èpoques estivals i el calefactat en èpoques hivernals. Aquest donarà el confort tèrmic necessari a cada estança de l’habitatge. En el projecte també es marquen les pautes bàsiques pel control de la instal•lació solar així com el control dels grups de bombament i la mescla d’aigua del terra radiant.

Projecte per la realització d’ una intal·lació solar fotovoltaica en règim especial als edificis de l’ Escola Politècnica Superior de la UdG

El present projecte té per principal odjectiu dur a terme el disseny d’ una instal·lació solar fotovoltaica de producció d’ energia elèctrica en règim especial sobre teulada instal·lada en un edifici de caràcter oficial de l’ Escola Politècnica Superior de la UdG amb l’ objectiu de generar energia elèctrica

Selective ablation of photovoltaic materials with UV laser sources for monolithic interconnection of devices based on a-Si:H

Lasers are essential tools for cell isolation and monolithic interconnection in thin-film-silicon photovoltaic technologies. Laser ablation of transparent conductive oxides (TCOs), amorphous silicon structures and back contact removal are standard processes in industry for monolithic device interconnection. However, material ablation with minimum debris and small heat affected zone is one of the main difficulty is to achieve, to reduce costs and to improve device efficiency. In this paper we present recent results in laser ablation of photovoltaic materials using excimer and UV wavelengths of diode-pumped solid-state (DPSS) laser sources. We discuss results concerning UV ablation of different TCO and thin-film silicon (a-Si:H and nc-Si:H), focussing our study on ablation threshold measurements and process-quality assessment using advanced optical microscopy techniques. In that way we show the advantages of using UV wavelengths for minimizing the characteristic material thermal affection of laser irradiation in the ns regime at higher wavelengths. Additionally we include preliminary results of selective ablation of film on film structures irradiating from the film side (direct writing configuration) including the problem of selective ablation of ZnO films on a-Si:H layers. In that way we demonstrate the potential use of UV wavelengths of fully commercial laser sources as an alternative to standard backscribing process in device fabrication.

L'energia solar fotovoltaica com una alternativa en els espais urbans

Estudi realitzat per avaluar la possibilitat i viabilitat d’instal·lació de panells solar fotovoltaics als terrats de les comunitats de veïns del Districte de l’Eixample de Barcelona. La seva finalitat és conscienciar a la població sobre la problemàtica actual del canvi climàtic fent ús de la ciutat com a element clau per a fomentar l’estalvi de consum energètic i la reducció d’emissions de diòxid de carboni (CO2). Els resultats obtinguts ens donen un valor aproximat de la superfície i potència necessària pels habitants de la ciutat de Barcelona i Catalunya, per tal de cobrir el seu consum d’electricitat d’ús domèstic amb energia solar fotovoltaica, així com una comparativa amb els resultats obtinguts en el Districte de l’Eixample en les dimensions: socio-econòmica, mediambiental i política.