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La industria fabrica en serie un tipo original de chips LED

22.03.2012 16:54

Epistar, uno de los fabricantes mas grandes de Leds  decidío resolver los dos problemas a los que se enfrentan los fabricantes de lámparas LED. En primer lugar - La conversión de alta tensión de salida de CA de la red en una muy baja tensión de corriente continua para alimentar los chips requiere de un voluminoso transformador , ocupando un valioso espacio . Y la eficiencia de la  bombilla disminuye cuando se ajusta el color de un blanco frío azulado a un tono cálido mas agradable. 

Los métodos de solución a estos problemas varian en distintas empresas , pero la empresa taiwanesa Epistar hace frente a ambos problemas al mismo tiempo creando una serie LED de chips blancos con una eficiencia del 120 y 150 lúmenes por vatio, 85 CRI, y temperatura de color de 2700-3000 K. Estos chips son adecuados para la fabricación de lámparas, el equivalente de 60-y 75-vatios lámparas incandescentes.

Según informes de IEEE Spectrum,  Epistar esta tratando de producir hasta un millón de unidades por mes.

El secreto está en el nuevo diseño de los chips de LED. Consiste en la conexión en serie en un solo chip de muchos diodos mas pequeños que juntos funcionan con una tensión de decenas de voltios (hay varias versiones).

Cuatro de los cristales se unen en un solo chip, y cuatro o seis de esos chips se unen en una lámpara de manera que la demanda de energía sea igual a la tensión de la red . De este modo, mediante la combinación de los chips, se puede cambiar el nivel de voltaje de funcionamiento.

 

Los diseñadores han combinado en un solo chip, leds rojos y azules recubriendolos con fosforo. Esto permitió hacer que el color blanco total sea más cálido, y las pérdidas en el fósforo, mas bajas.

 

Manufactura de células solares de silicio más baratas

21.03.2012 09:29

 

El coste de los paneles solares se ha reducido drásticamente en los últimos años, pero tiene que bajar aún más para que la energía solar pueda competir con la electricidad generada a partir del carbón o el gas natural. La industria necesita encontrar un material que sea más barato que el silicio cristalino convencional, utilizado en la gran mayoría de células solares hoy día.

Ampulse, una start-up en Golden, Colorado (EE.UU.), cree tener la respuesta. La compañía afirma que mediante la combinación de la alta eficiencia de conversión solar del silicio cristalino y la fabricación de película fina de bajo coste se puede reducir el precio de la electricidad a partir del silicio cristalino en paneles solares a menos de 50 centavos de dólar (38 céntimos de euro) por vatio.

La fabricación convencional de materiales solares de silicio cristalino requiere mucho tiempo y energía, además de resultar altamente ineficaz. Un gas rico en silicio se calienta a 1400 °C para crear grandes cristales o lingotes que luego son cortados en delgadas obleas mediante un proceso que lleva varios días y que hace que casi la mitad del material de silicio en bruto acabe siendo inservible serrín.

Ampulse utiliza un proceso de deposición de vapor desarrollado en el Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL, por sus siglas en inglés), también en Golden, Colorado, para cultivar cristales de silicio sobre una lámina de metal flexible.

El proceso es conocido como 'deposición de vapor químico por filamento caliente'. Un filamento de tungsteno similar al alambre encontrado en una bombilla incandescente se utiliza para calentar el gas de silicio dentro de una cámara de vacío a 700 °C, provocando que el gas se descomponga y deposite una película delgada de silicio directamente sobre un material de sustrato en solo unos segundos. La capa de silicio resultante tiene de 5 a 10 micras de grosor, suficiente para convertir en electricidad la mayoría de la energía solar que recae en los paneles. Las obleas convencionales de silicio cristalino, en comparación, poseen alrededor de 200 micras de espesor.Ampulse combina la deposición de vapor con un nuevo sustrato desarrollado en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge. El sustrato ayuda a cultivar los cristales de silicio con una alineación y orientación uniformes, un requisito fundamental para mantener la alta eficiencia de las células.

La deposición de vapor se ha utilizado anteriormente con otros sustratos para producir silicio amorfo de película delgada. Sin embargo, dicho proceso carece de la alineación uniforme de cristal del silicio cristalino y por tanto posee una eficiencia de conversión solar significativamente menor.

La empresa actualmente está instalando una planta de producción a escala piloto en el NREL, construida por el fabricante alemán de equipos fotovoltaicos Roth & Rau Microsystems.

Ken Zweibel, director del Instituto Solar de la Universidad George Washington en Washington DC (EE.UU.), afirma que el enfoque de Ampulse es interesante, aunque se enfrenta a desafíos técnicos y mucha competencia. "La historia del silicio de película delgada está llena de intentos fallidos y enfoques abandonados", afirma Zweibel. "Ampulse se enfrentará a un proceso largo y difícil".  

Zweibel asegura que el exceso de oferta de módulos convencionales de silicio cristalino procedente de China, y las nuevas células solares de película delgada hechas a partir de materiales más exóticos como el teluro de cadmio y el seleniuro de cobre-indio-galio, sobrepasan al silicio cristalino. First Solar, por ejemplo, ya fabrica módulos de película delgada de telururo de cadmio capaces de producir electricidad por aproximadamente 70 centavos de dólar el vatio, y planea mejorar el precio aún más.

Sin embargo, si se logran producir paneles de silicio de película delgada altamente eficientes, el bajo coste del material y su abundante suministro podrían proporcionarle una ventaja sobre otros materiales de película delgada más exóticos.

Los directivos de Ampulse se negaron a hacer público el grado de eficiencia que han logrado hasta ahora en las pruebas de laboratorio, aunque afirman que su producto inicial tendrá una eficiencia del 15 por ciento, y estará disponible de aquí a 12 o 18 meses.

Zweibel sigue siendo escéptico. "Si yo fuera inversor, no pondría mi dinero en ningún sitio hasta no tener algún tipo de referencia de lo que han logrado en el laboratorio", afirma.

Investigadores desarrollan supercondensador de grafeno con la capacidad de baterías

17.03.2012 15:47

 

Los prototipos han demostrado una capacidad de almacenamiento específico al nivel de las baterías químicas, mientras se mantiene la densidad de potencia típica de un supercondensador ademas de una alta resistencia.

Investigadores de la Universidad de California en Los Ángeles probaron un método original para la obtención de electrodos de grafeno para ionistores y, de hecho supercondensadores creados con una tecnología nueva.

No es la primera vez que los científicos están tratando de usar el grafeno como electrodos, ya que potencialmente puede proporcionar un mejor rendimiento en comparación con el carbón activado convencional. Sin embargo, surgen dificultades en la preparación del grafeno y la creación de electrodos con la estructura de la superficie deseada.

Los norteamericanos decidieron resolver este problema de una manera inesperada. Colocaron una capa de óxido de grafeno en la superficie de un DVD. A continuación, pusieron el disco en una unidad de DVD estándar que soporta la tecnología de grabado de imagenes LightScribe . A continuación, el ordenador dio la instrucción de grabacion de una imagen sobre el disco con detalles microscópicos

Bajo la acción del laser de infrarojos el óxido de grafeno se modificó creando una red que consta de sólo unas pocas capas de carbono. Este material fue llamado (láser Scribed grafeno - LSG).

A dos electrodos de LSG se le agregan un electrolito separador y obteniendose un supercondensador con magníficas características.

"Nuestro estudio muestra que los nuevos supercondensadores basados ​​en el grafeno guardan tanta carga como las baterías convencionales, pero se pueden cargar y descargar cientos o miles de veces más rápido", - dijo uno de los fundadores de la LSG el profesor Richard Kaner .

En los nuevos electrodos el recorrido de los iones del electrolito es mucho más corto que en el carbón activado, lo cual es un requisito previo para dispositivos con una alta potencia pico y de carga rápida.

Además, las pruebas demostraron que el LSG tiene una superficie específica muy alta - 1520 m 2 / g, y mucho más conductividad que la del carbón activado, (1738 Siemens por metro en contra de 10-100 / m).

Además, los científicos han seleccionado para sus condensadores un espesó gel de polímero como electrolito, que al mismo tiempo actua como un pegamento para unir las capas entre sí y actuar como un separador. Todo esto simplifica considerablemente el dispositivo.

Los experimentos con las nuevas unidades mostraron que casi nunca pierden sus excelentes propiedades eléctricas bajo carga mecánica y que el sistema se comporta estable durante un gran número de ciclos. Es por eso que los estadounidenses veen en su prototipo el antesesor de los sistemas de almacenamiento ultra finos y flexibles para dispositivos electrónicos portátiles.

Fuente: http://newsroom.ucla.edu/portal/ucla/ucla-researchers-develop-new-graphene-230478.aspx

 

Ingenieros norteamericanos crean un concentrador solar plegable que produce electricidad y agua caliente.

16.03.2012 12:28

 
En el desarrollo de este proyecto, los ingenieros se inspiraron en la flor de loto. Los autores argumentan que las innovaciones "sobre la base de una flor," que se dará a conocer al mercado es la de un generador de electricidad y calor relativamente barato.
La empresa Monarch Power presenta su nuevo proyecto - Monarch Lotus. Su corazón -Un concentrador solar plegable, en forma de 18 "pétalos de loto".
En forma desplegada este espejo-flor tiene un diámetro de 4 metros. El área de la superficie colectora de luz es de11 m 2. El grado de concentración de la radiación -es de alrededor de tres órdenes de magnitud. El área de células solares, que se colocan en el foco del espejo es de 120 cm2. Será un mosaico de ciento veinte celulas de 1 cm2 .
 
"Monarch lotus" en la posición abierta y la columna de referencia para la "flor". A la izquierda se puede ver el convertidor fotoeléctrico, que deben trabajar en conjunto con el centro (foto de energía Monarca).
Los autores tienen la intención de utilizar en el sistema celulas de alta eficiencia (como un ejemplo de este tipo de celulas esta la Spectrolab + C3MJ con una eficiencia del 39,2%).
Los creadores de Monarch Lotus esperan que en términos reales, teniendo en cuenta todas las pérdidas y en condiciones ambientales no muy favorables, y sin la utilización de las celulas mas eficientes que el dispositivo pueda generar de 2 a 3 kW de potencia eléctrica.
Además, debido a que se necesita enfriar las celulas constantemente, el sistema producirá como un subproducto agua caliente.La capacidad de calor de la planta, será de 2 a 3 kW.
 
18 pétalos espejo se agrupan en seis secciones. Entre los lóbulos están conectados en una cadenas cierto orden, de modo que el desplazamiento de los seis pétalos de la base provoca la apertura correcta de todo el resto.
Si bien la compañía hasta el momento solo ha construido un prototipo del concentrador solar y no ha instalado las celulas solares en él.
Paralelamente los estadounidenses experimentan sobre la creación de su propio generador de energía eléctrica alternativa para el "lotus". Un sistema en miniatura de caldera más  motor de vapor". En la practica se decidirá cual es el metodo de conversión de la energía mas rentable.
De acuerdo con Monarch Power, su proyecto tiene ventajas evidentes sobre otros productos similares. El concentrador de flores está hecho de polímeros y aluminio. Es muy libiana (la instalación completa debe pesar unos 100 kg), y transportable.
"Monarch lotus" puede recogerse cuando hay fuerte viento o lluvias torrenciales. Y para su transporte la "flor" se desplaza hacia abajo por su bastón de aluminio. La instalación puede ser transportada en una camioneta grande.
Doblado "loto" no es tanto espacio (foto de Monarch power).
La compañía estima que el sistema de Monarch Lotus debería costar alrededor de $ 9000. Este es un precio muy atractivo de $ 1,5 por vatio de potencia instalada (suponiendo un máximo de 3 kW eléctricos y de 3 kW de energía térmica).
Los autores del generador solar tienen la esperanza de que va a tener una gran demanda en muchas situaciones diferentes: como planta de energía individual de una cabaña, en cafeterías de carretera, gasolineras o estaciones de carga eléctrica, como la instalación, se puede llevar con usted en un viaje en Autocaravana y plegarse en el estacionamiento, Puede utilizarse como un generador de emergencia en las área de los desastres naturales.
En las comunidades alejadas, "Lotus" puede funcionar también como un destilador (debido a su producción de energía térmica ), produciendo hasta 10.000 litros de agua por día.
Por supuesto, hasta ahora se trata sólo de características de diseño, y por el momento no se dan datos de la fecha de su comercalización.

 

Una nueva tecnología reducirá a la mitad el coste de los módulos solares .

12.03.2012 13:28

 

El costo de producción en serie de los módulos fotovoltaicos puede reducirse a 40 centavos de dólar por vatio en comparación con los 80 para el más barato de los modelos actuales: esta es la promesa de una nueva empresa que ha presentado una prometedora tecnología para el procesamiento del silicio.

Con sede en California Twin Creeks Tecnologies ha anunciado la introducción en su planta de células solares, que se encuentra en el Estado de Mississippi, la tecnología de producción de obleas ultra-delgadas de silicio monocristalino.

En teoría, este método había sido propuesto hace muchos años, pero el mérito de Twin Creeks esta en el desarrollo y la realización de sistemas industriales, capaces de implementar esta idea en la producción masiva de módulos solares.

El propósito de la innovación es la reducción drástica (hasta el 90%) del consumo de silicio por metro cuadrado de panel, manteniendo al mismo tiempo los parametros de alta eficiencia.

De hecho en la producción de los módulos una parte considerable del coste en efectivo se debe principalmente a la necesidad de obtener un silicio muy puro  y de toda una cadena tecnológica hasta la obtención de una célula solar acabada. Al mismo tiempo hay al menos dos áreas problemáticas.

En primer lugar, en las células de diseños clásicos se utilizan obleas de silicio cristalino relativamente gruesas (100 a 300 micras, aunqueo generalmente 200 micras). En segundo lugar, al cortar la oblea de semiconductor se produce gran cantidad de residuos (a veces hasta la mitad de la masa inicial).

Los científicos e ingenieros habían propuesto diferentes formas de corte (mediante distintos tipos de sierras y con láser), ya que para su funcionamiento es suficiente una capa mucho mas delgada que la que se utiliza en la actualidad.

Pero de cualquier manera los métodos era demasiado costosos o no se adaptaban a los procesos tecnológicos posteriores debido a que las oblea obtenidas eran muy delgadas y se rompian facilmente.

Sin embargo, Twin Creeks ha logrado un método de corte casi sin perdidas mediante lo cual, se obtuvieron obleas de silicio con un espesor de 20 micras, diez veces menos de lo habitual.

Para esta tarea, utilizan el acelerador de iones Hyperion 3, combinado con una gran cámara de vacío. El aparato bombardea la superficie de las placas originales con iones de hidrógeno (en realidad protones) con una determinada energía . Los iones penetran en el silicio y se detienen a una profundidad de 20 micrómetros. En donde se crea una capa rica en protones. A continuación, la placa irradiada se coloca rápidamente en un horno y se calienta. Los iones crean una capa de microscópicas burbujas de hidrógeno. De esta forma, basta con aplicar una pequeña acción mecánica para que de la oblea original se separe una capa de 20 micras. El siguiente paso es añadir a esta oblea de silicio ultradelgada una delgada capa metálica que le permite seguir con los siguientes procesos tecnológicos sin miedo a la ruptura.

Posteriormente con la oblea donante se inicia un nuevo ciclo. A partir de una oblea de silicio cristalino Twin Creeks puede obtener de 10 a 14 obleas ultrafinas.

El acelerador Hyperion 3 es de tres a diez veces más productivo que los predecesores de Hyperion, esta adaptado para la irradiación de un gran número de obleas simultáneamente. Se colocan dentro de la cámara de vacío y se disponen a lo largo de la llanta de una rueda giratoria. El proceso de instalación y desinstalación de piezas esta robotizado. Una sola máquina Hyperion 3 puede procesar 1,5 millones de obleas al año lo suficiente para mas de 6 MW de células solares

Twin Creeks Tecnologie afirma que su proceso es compatible con otros materiales como el arseniuro de galio. Este es otro factor atractivo de la tecnología.

 

La compañía espera no solo producir módulos con el nuevo método ( hasta 25 megavatios por año), sino también vender los aceleradores de iones a otros fabricantes de paneles solares. En el próximo año, los estadounidenses esperan vender en el mercado de 5 a 10 de estos sistemas.

Fuente:http://www.twincreekstechnologies.com