Optical designs for improved solar cell performance

The solar resource is the most abundant renewable resource on earth, yet it is currently exploited with relatively low efficiencies. To make solar energy more affordable, we can either reduce the cost of the cell or increase the efficiency with a similar cost cell. In this thesis, we consider several different optical approaches to achieve these goals. First, we consider a ray optical model for light trapping in silicon microwires. With this approach, much less material can be used, allowing for a cost savings. We next focus on reducing the escape of radiatively emitted and scattered light from the solar cell. With this angle restriction approach, light can only enter and escape the cell near normal incidence, allowing for thinner cells and higher efficiencies. In Auger-limited GaAs, we find that efficiencies greater than 38% may be achievable, a significant improvement over the current world record. To experimentally validate these results, we use a Bragg stack to restrict the angles of emitted light. Our measurements show an increase in voltage and a decrease in dark current, as less radiatively emitted light escapes. While the results in GaAs are interesting as a proof of concept, GaAs solar cells are not currently made on the production scale for terrestrial photovoltaic applications. We therefore explore the application of angle restriction to silicon solar cells. While our calculations show that Auger-limited cells give efficiency increases of up to 3% absolute, we also find that current amorphous silicion-crystalline silicon heterojunction with intrinsic thin layer (HIT) cells give significant efficiency gains with angle restriction of up to 1% absolute. Thus, angle restriction has the potential for unprecedented one sun efficiencies in GaAs, but also may be applicable to current silicon solar cell technology. Finally, we consider spectrum splitting, where optics direct light in different wavelength bands to solar cells with band gaps tuned to those wavelengths. This approach has the potential for very high efficiencies, and excellent annual power production. Using a light-trapping filtered concentrator approach, we design filter elements and find an optimal design. Thus, this thesis explores silicon microwires, angle restriction, and spectral splitting as different optical approaches for improving the cost and efficiency of solar cells.

Electron injection by a nanowire in the bubble regime

The triggering of wave-breaking in a three-dimensional laser plasma wake (bubble) is investigated. The Coulomb potential from a nanowire is used to disturb the wake field to initialize the wave-breaking. The electron acceleration becomes more stable and the laser power needed for self-trapping is lowered. Three-dimensional particle-in-cell simulations were performed. Electrons with a charge of about 100 pC can be accelerated stably to energy about 170 MeV with a laser energy of 460 mJ. The first step towards tailoring the electron beam properties such as the energy, energy spread, and charge is discussed. (C) 2007 American Institute of Physics.

Bubble regime for ion acceleration in a laser-driven plasma

Proton trapping and acceleration by an electron bubble-channel structure in laser interaction with high-density plasma is investigated by using three-dimensional particle-in-cell simulations. It is shown that protons can be trapped, bunched, and efficiently accelerated for appropriate laser and plasma parameters, and the proton acceleration is enhanced if the plasma consists mainly of heavier ions such as tritium. The observed results are analyzed and discussed in terms of a one-dimensional analytical three-component-plasma wake model.

Industria-kooperatiba eredua ezbaian: Fagor etxetresnak kooperatibaren porrota

Fagor Etxetresnak euskal kooperatibaren gainbehera dugu aztergai. Munduko industria-kooperatibarik handienetako bat zen Fagor. Duela 50 urte baino gehiago fundatu zuten, eta funtsezkoa izan zen gerora Mondragon Korporazioa eratu zuten kooperatibak sortzeko. Azken hamarkadatan, Fagor tokiko kooperatiba biziki hazi zen nazioartean, eta etxetresnen merkatuko korporazio multinazional bilakatu zen. Merkatu kontzentratu eta gero eta globalagoan, 2007an, hamaika mila langile inguru zituen Fagorrek, sei herrialdetako hemezortzi fabrikatan banatuta. Geroago, ordea, kanpo- eta barne-faktoreen ondorioz, bere krisialdirik larrienari aurre egin behar izan zion, eta, azkenean, 2013an, Fagorrek porrot egin zuen. Kontuan izanik Fagor munduko kooperatiba nagusienetako bat zela, porrotak beste auzi orokor bat jarri du ezbaian:langile-kooperatiben ideragarritasuna. Horregatik, garrantzi handikoa da Fagorren gainbeheraren historia eta arrazoiak aztertzea.

Hiriguneko garraio publiko sistemaren eragina hirien bizi kalitatearen hautematean. City marketinaren ikuspuntutik hausnarketa

Hirien lehiakortasuna hobetzeko berebiziko garrantzia duen tresna dela erakutsi du hiri marketinak. Hiriek garatutako estrategietan, hirien bizi kalitatean oinarritutako ezberdintze estrategiak dira azpimarragarri izan dira, izan duten arrakastagatik. Autore askok hirien bizi kalitatearen hobetzea ingurugiroarekin, gizartearekin edo ekonomiarekin erlazionatutako adierazleekin identifikatzen dute; baina hobekuntza hauek ez dute zertan biztanleen begietara ikusgai izan behar. Gainera, aztertutako literaturak garraio publikoa – aspektu ekonomikoetan, sozialetan eta ingurugiroan duen efektua – bizi kalitatea baldintzatzen duen elementu bat dela agerian jarri du. Kasu honetan, ikerketa honek planteatu diren lau konstruktuen eta bizi kalitatearen arteko harreman positiboa dagoen aztertuko du. Horretarako, lehenik eta behin garraio publikoak garapen ekonomikoan, garapen sozialean, ingurugiroan eta irisgarritasunean duen eragina neurtzeko planteatutako eskalak baliagarriak diren egiaztatuko da.

Diseño y verificación del sistema de interpolación de trayectorias de un mecanismo de cinemática paralela

[ES]El objetivo principal del presente Trabajo Fin de Grado es diseñar un interpolador de trayectorias y programarlo en Labview. Para ello, se ha de analizar primeramente la cinemática del mecanismo a utilizar, un robot de cinemática paralela 5R, y calcular su espacio de trabajo. Después, se deducirán y programarán diversos perfiles de velocidades (trapezoidal de velocidades, trapezoidal de aceleraciones y sinusoidal) para moverse en rectas, así como el movimiento en curvas mediante splines. También se hallarán experimentalmente las características de los motores disponibles y se averiguarán las velocidades máximas que puede alcanzar el mecanismo. Así podremos presentar un software que sirva para generar trayectorias para el robot 5R. Se presentan también, entre otros, el presupuesto del proyecto y los riesgos en los que se puede incurrir. El documento finaliza con unos anexos de planos CAD, resultados y código de programación.

Estimación de concentraciones de radicales nitrato (NO . 3) e hidroxilo ( . OH) en la atmósfera a partir de medidas de HCNM de alta resolución temporal

[ES]Los radicales nitrato e hidroxilo son especies químicas implicadas en la contaminación atmosférica. En el presente trabajo se ha tratado de estimar sus concentraciones empleando para ello medidas de las concentraciones de varios compuestos orgánicos volátiles registradas en el Parque Natural de Valderejo (Araba). La metodología de cálculo ya había sido empleada anteriormente para el ·OH y es la primera vez que se ha aplicado a concentraciones de NO·3 en una zona rural. Las concentraciones de radical hidroxilo calculadas (6,02·106 - 8,06·106 molec. cm-3) concuerdan con las obtenidas en medidas y estudios anteriores. En el caso del radical nitrato, las concentraciones estimadas (2,13·1011 – 2,02·1012 molec. cm-3) son bastante superiores a las encontradas en la bibliografía, por lo que se ha concluido que esta técnica de medida no es válida para el cálculo de NO·3 en una atmósfera de fondo rural como Valderejo. Esta desviación se debe probablemente a otros procesos no contemplados en la hipótesis de cálculo, por lo que se propone continuar con el estudio en este área.

Diseño, fabricación y montaje de un robot de cinemática paralela de dos grados de libertad

[ES]Este Trabajo consiste en diseñar un robot de cinemática paralela de dos grados de libertad partiendo de unos requisitos mínimos necesarios que habrán de verificarse. A continuación, se fabricará siguiendo dicho diseño para finalmente montarlo sobre unas guías lineales constituyendo así una máquina de cinemática paralela, objetivo final conjunto de este Trabajo añadido al mencionado control de las guías. Resulta de especial interés su particular arquitectura, aspecto clave cuando se pretende un sistema preciso y reducir las vibraciones.

Los determinantes de la cooperación de pequeñas y medianas empresas para la innovación tecnológica

[ES]La importancia de la colaboración para la innovación se ha recogido en la literatura pero la mayoría de los estudios se centran en grandes empresas, dejando un vacio en el estudio de las pequeñas y medianas empresas. Este trabajo estudia los determinantes de las Pymes para la cooperación en innovación tecnológica. Se contempla que las fuentes de información influyen en la elección del socio de la cooperación y que la cooperación es una manera de reducir las barreras que la empresa considera importante a la hora de innovar. Los resultados del estudio indican que las empresas que cooperan en la innovación tienden a tener como fuentes de información a las universidades y centros tecnológicos.

Incubadoras y aceleradores de crecimiento: modelo de apoyo a las start-up tecnológicas

[ES]Las políticas de apoyo al emprendimiento se han demostrado imprescindibles para el desarrollo económico de los países. En este contexto las conocidas incubadoras de empresas juegan un papel importante, pero los innovadores aceleradores de crecimiento que están logrando convertir pequeñas start-up en grandes compañías de base tecnológica se presentan como una apuesta para el futuro. La unión de ambos conceptos constituye un modelo eficaz de apoyo a las start-up tecnológicas. En el trabajo se presentan varios estudios que demuestran que mientras que, en las incubadoras los recursos más valorados son el ahorro de costes y el mentoring, los aceleradores obtienen muy buena calificación en todos sus ámbitos. Aun así la facilidad para obtener financiación y el mentoring también son los aspectos más valorados por los participantes en la aceleración. Además se han utilizado dos casos de éxito con el objeto de proponer un corolario de buenas prácticas que ayude entre otros, a la mejora de la situación de la Comunidad Autónoma del País Vasco (CAPV) en cuanto a emprendimiento se refiere.

Estudio de optimización para la implantación de procesos productivos con indicadores de sostenibilidad

[ES]Los constantes cambios tanto en la demanda como en la oferta y la competencia de mercado han incrementado el interés en la optimización de nuestros recursos. Son muchas las empresas que se ven sometidas a un continuo cambio tanto en el tipo de producto como en la cantidad a fabricar, para ello es necesario tener una distribución flexible y capaz de sobrevivir al paso del tiempo. El objetivo de este proyecto es obtener una lista de control mediante la que se pueda analizar la sostenibilidad de una implantación. La lista está formada por 23 indicadores mediante los cuales se logra simplificar y reflejar los aspectos más relevantes de una implantación, permitiendo la obtención de información sobre los puntos débiles y fuertes de la distribución. A través de la evaluación de los resultados, se pueden examinar distintas opciones para reducir los problemas y optimizar el proceso. Además, con el objeto de verificar la fiabilidad del planteamiento se incluye un ejemplo de aplicación sobre una implantación real y su respectivo análisis.

Criterio para análisis de fatiga con tensiones aleatorias

[ES]El trabajo que aquí se presenta tiene como principal objetivo comprobar la validez del método de Osgood, que es una particularización del método de Palmgren-Miner, que se emplea cuando un punto de una pieza está sometido a tensiones aleatorias. Se quiere comprobar su validez en situaciones reales en las que no se cumplen algunas de sus hipótesis de partida. En concreto en este trabajo se va a analizar la validez del método en dos casos: cuando el registro de tensiones aplicado sobre la pieza es alterno pero no sigue una distribución Gaussiana y cuando ni es Gaussiano ni alterno. Los resultados obtenidos empleando el método de Osgood en ambos casos se compararán con el daño obtenido para el mismo registro de tensiones empleando un método de daño lineal como es el método de Palmgren-Miner. Para llevar a cabo esta comprobación se va a hacer uso del programa Excel, mediante el cual se generarán los registros de tensiones aleatorias con los que se va a trabajar.

Lehiaketa motor baten direkzio piparen diseinua

[EU]Hurrengo orrialdeetan aurkezten den proiektu honetan, lehiaketa motor baten direkzio piparen diseinua proposatzen da zeinak Moto Engineering Foundation fundazioak sustatutako nazioarteko Motostudent txapelketan parte hartzeko motorrera egokituta egon beharko den. Honako helburu honekin beraz, direkzio piparen diseinu egoki bat egin ahal izateko piezak sufrituko dituen karga egoerak aurreikusi beharko ditugu hauen arabera jasan beharreko tentsio egoerak aztertu ahal izateko. Piezaren tentsioen analisia aurrera eraman beharko da beraz, diseinaturiko piezaren funtzionamendu egokia ziurtatu ahal izateko. Historian zehar existitutako diseinu modelo ezberdinak eta baita gaur egunean gehien erabilitakoak ere aurkeztu eta gero, gure kasura hobekien moldatuko zaion adibidetik ekingo zaio diseinuari, aldez aurretik eskuratutako datu eta errodamenduetatik abiatuz. Horrenbestez, oinarritzat hartutako direkzio sistema modeloa eta bestelako elementuen neurriak datutzat hartuta, tija zein norabide ardatzarena esate baterako, direkzio piparen hasierako geometria definituko da. Eskuragarri ditugun analisi metodo ezberdinak aztertu eta gure kasura hobekien moldatzen dena aukeratu eta eraikitako piezari aplikatuko zaio. Lorturiko emaitzen arabera hasiera batean planteaturiko diseinua onartu edo baztertzea erabaki beharko dugu. Beraz, gure diseinua optimizatuz joateko aukera izango dugu, baldintzak eta betebeharrak egiztatuko dituen amaierako pieza diseinua lortu arte. Bukatzeko, proiektuari itxiera emango dion atala aurkeztuko da, hala nola, proiektuaren garapenean zehar lorturiko emaitzak eta ondorioak biltzen dituen atala non lorturiko direkzio piparen funtzionamendu egokia bermatzen dituzten parametroak aurkeztuko diren. Gainera, direkzio sistemaren funtsezko atala izango diren errodamenduen kalkulu eta aukeraketa bideratuko da baita ere.

La envolvente de los edificios como generador de calor y energía eléctrica

[ES]El presente documento analiza las principales funciones que se le exigen actualmente a un sistema constructivo; concretamente, a la envolvente de los edificios. Se plantean inicialmente las causas y necesidades que han derivado en el nuevo concepto de envolvente así como las nuevas funciones que se le son exigibles. Se describen los conceptos relativos a los diferentes sistemas constructivos, a los métodos de ventilación natural y, a continuación, se analizan los criterios de generación fotovoltaica y solar térmica en los edificios, además de la integración de estos sistemas en los edificios. También se analizan los fundamentos sobre materiales de cambio de fase. Todo ello permite presentar los criterios de construcción de edificios ecoeficientes. Asimismo se presentan una serie de soluciones arquitectónicas desde el punto de vista de la eficiencia energética.

Pick and Place Aplikazioaren Garapena ABBko IRB120 Errobotarekin

[ES]El origen de este proyecto se encuentra dentro de la línea de investigación del equipo CompMech del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Escuela, el cual financia tanto la inversión como el mantenimiento del prototipo utilizado en este proyecto. Partiendo de esta base, el objetivo principal de esta línea de estudio es profundizar en el control del robot para poder después llegar a desarrollar una aplicación práctica. Para lograr este objetivo se trabajará con el software RobotStudio, mediante el cual se llevarán a cabo diferentes tareas tales como la generación de trayectorias, optimización de las mismas y la implementación de aplicaciones prácticas. En este trabajo se dan los primeros pasos hacia el control del robot, siendo una base de partida para estudios más complejos y profundos. De modo que el objetivo principal es dar los primeros pasos en el campo de estudio de la robótica, para proporcionar una base sólida y útil que sea válida para el desarrollo de posteriores aplicaciones prácticas más complejas.