Desarrollo de un prototipo para la síntesis de materiales nanoestructurados en celdas solares
En el área de las energías renovables, las celdas solares de silicio son las más comunes pero también las más costosas. Uno de los retos científicos es elevar su eficiencia y crear nuevos materiales que sustituyan a este elemento. Una de las técnicas empleadas tanto para la creación de celdas solares, como para la miniaturización en la electrónica, es el spray pirólisis.
David Mora Herrera, egresado de la Facultad de Ingeniería de la BUAP y estudiante de posgrado en Ciencias de Materiales en el Instituto de Física Luis Rivera Terrazas (IFUAP), desarrolló un prototipo que realiza la síntesis de materiales nanoestructurados con esta técnica, para su aplicación en celdas solares, con la asesoría del doctor Martín Salazar Villanueva.
Objetivo
El objetivo principal de este proyecto es desarrollar un prototipo que permita la síntesis de materiales nanoestructurados para su aplicación en celdas solares, utilizando la técnica del spray pirólisis. Además, se busca mejorar la eficiencia de las celdas solares y reducir los costos asociados a su fabricación.
Metodología
El prototipo desarrollado consta de tres partes: un nebulizador donde se genera la nube con los compuestos activos, el control de temperatura donde se coloca el material, que en este caso es el vidrio o sustrato, y el mecanismo de transporte que pueden ser tubos de PVC o mangueras, los cuales dirigen la “neblina” del nebulizador hacia el sustrato.
En el reactor (nebulizador) se colocan las sustancias, como el óxido de zinc mezclado con flúor, y así se genera el spray. Esta combinación se deposita en el vidrio donde se hace la combinación a través de las gotas que modifican su temperatura al tocar la superficie. Así se forma una película delgada a decenas o centenas de nanómetros, la cual se ventila para que pueda fijarse en forma monodispersa.
Resultados
Tras desarrollar el prototipo, se realizó un estudio óptico, electrónico y estructural de las películas de óxido de titanio, óxido de zinc y óxido de estaño. Se utilizó simuladores solares para medir la eficiencia de la celda, obteniendo un 6% de eficiencia en comparación con las celdas comerciales que tienen parámetros de 15% y 22% en el caso de las celdas de silicio.
El diseño y ejecución del prototipo permitió un ahorro considerable, ya que se utilizó materiales reciclados que no superan los 4 mil pesos, en contraste con el costo elevado de los equipos comerciales.
Conclusiones
El prototipo desarrollado por David Mora Herrera representa una tecnología simple, económica y eficaz para la síntesis de materiales nanoestructurados en celdas solares. Aunque su eficiencia es menor en comparación con las celdas comerciales, se espera que con el uso de otros reactivos sea posible incrementarla. Además, se destaca la importancia de utilizar materiales semiconductores en la creación de energías renovables.
Este proyecto contribuye al logro de los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS), en particular al ODS 7: Energía asequible y no contaminante, al promover el desarrollo de tecnologías más eficientes y económicas en el campo de las energías renovables.
Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) relacionados
- Objetivo 7: Energía asequible y no contaminante
- Objetivo 9: Industria, innovación e infraestructura
- Objetivo 11: Ciudades y comunidades sostenibles
- Objetivo 12: Producción y consumo responsables
Metas específicas de los ODS identificadas
- Meta 7.2: Aumentar la proporción de energía renovable en el consumo final de energía
- Meta 9.5: Aumentar significativamente el acceso a las tecnologías de la información y las comunicaciones y esforzarse por proporcionar acceso universal y asequible a Internet en los países menos desarrollados
- Meta 11.6: Reducir el impacto ambiental negativo per capita de las ciudades, incluso prestando especial atención a la calidad del aire y la gestión de los desechos municipales y de otro tipo
- Meta 12.2: Lograr la gestión sostenible y el uso eficiente de los recursos naturales
Indicadores de los ODS relevantes
- Indicador 7.2.1: Proporción de energía renovable en el consumo final de energía
- Indicador 9.5.1: Número de suscripciones a servicios de banda ancha fija por cada 100 habitantes
- Indicador 11.6.1: Proporción de residuos urbanos sólidos recogidos con respecto al total de residuos generados por la ciudad
- Indicador 12.2.1: Tasa de utilización de los recursos naturales y la huella ecológica
Tabla de ODS, metas e indicadores
| ODS | Metas | Indicadores |
|---|---|---|
| Objetivo 7: Energía asequible y no contaminante | Meta 7.2: Aumentar la proporción de energía renovable en el consumo final de energía | Indicador 7.2.1: Proporción de energía renovable en el consumo final de energía |
| Objetivo 9: Industria, innovación e infraestructura | Meta 9.5: Aumentar significativamente el acceso a las tecnologías de la información y las comunicaciones y esforzarse por proporcionar acceso universal y asequible a Internet en los países menos desarrollados | Indicador 9.5.1: Número de suscripciones a servicios de banda ancha fija por cada 100 habitantes |
| Objetivo 11: Ciudades y comunidades sostenibles | Meta 11.6: Reducir el impacto ambiental negativo per capita de las ciudades, incluso prestando especial atención a la calidad del aire y la gestión de los desechos municipales y de otro tipo | Indicador 11.6.1: Proporción de residuos urbanos sólidos recogidos con respecto al total de residuos generados por la ciudad |
| Objetivo 12: Producción y consumo responsables | Meta 12.2: Lograr la gestión sostenible y el uso eficiente de los recursos naturales | Indicador 12.2.1: Tasa de utilización de los recursos naturales y la huella ecológica |
El artículo aborda principalmente el desarrollo de un prototipo para la síntesis de materiales nanoestructurados utilizados en celdas solares ecológicas sensibilizadas con tintes a base de frutos rojos. Estos temas están relacionados con varios Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) y sus metas correspondientes.
El Objetivo 7 (Energía asequible y no contaminante) se aborda a través del desarrollo de celdas solares ecológicas, que contribuyen a aumentar la proporción de energía renovable en el consumo final de energía (Meta 7.2).
El Objetivo 9 (Industria, innovación e infraestructura) está conectado con el uso de tecnologías innovadoras, como el spray pirólisis, para la creación de celdas solares y la miniaturización en la electrónica. La meta específica relacionada es aumentar significativamente el acceso a las tecnologías de la información y las comunicaciones (Meta 9.5).
El Objetivo 11 (Ciudades y comunidades sostenibles) se relaciona con la reducción del impacto ambiental negativo per capita de las ciudades. El desarrollo de celdas solares ecológicas contribuye a este objetivo al promover el uso de energía renovable y la gestión adecuada de los desechos. La meta específica es reducir el impacto ambiental negativo per capita de las ciudades, prestando especial atención a la calidad del aire y la gestión de los desechos municipales y de otro tipo (Meta 11.6).
El Objetivo 12 (Producción y consumo responsables) se relaciona con la gestión sostenible y el uso eficiente de los recursos naturales. El desarrollo de celdas solares ecológicas contribuye a esta meta al utilizar materiales sencillos y económicos, así como al promover la producción de energía limpia. La meta específica es lograr la gestión sostenible y el uso eficiente de los recursos naturales (Meta 12.2).
En cuanto a los indicadores de los ODS mencionados en el artículo, se pueden utilizar los siguientes para medir el progreso hacia los objetivos identificados:
– Indicador 7.2.1: Proporción de energía renovable en el consumo final
¡Atención! Este espléndido artículo nace de la fuente del conocimiento, moldeado por una maravillosa tecnología patentada de inteligencia artificial que profundizó en un vasto océano de datos, iluminando el camino hacia los Objetivos de Desarrollo Sostenible. Recuerda que todos los derechos están reservados por SDG Investors LLC, lo que nos permite defender el progreso juntos.
Fuente: ladobe.com.mx
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El artículo informa sobre un estudiante de la BUAP que ha diseñado un prototipo para crear películas delgadas utilizadas en celdas solares. Esta innovación podría tener un impacto positivo en el desarrollo de la energía solar y en la búsqueda de alternativas más sostenibles y eficientes. El trabajo del estudiante demuestra el potencial de la investigación y la creatividad para encontrar soluciones a los desafíos actuales en el campo de la energía renovable.