03 Proyecto Aton_Avellaner

PROYECTO ATON
I+D SOBRE LAS TECNOLOGÍAS DE
CAPA FINA
Juan Avellaner Lacal. Dr. Ingeniero Industrial
Presidente del Comité Ejecutivo CENIT-ATON
Grupo Unisolar, S.A. ( 02/11/2011 )
1
EL PROCESO DE INVESTIGACION ATON
CERO ENERGIA EN
EDIFICIOS
E.0
ATON
EVOLUCIONA
CON
EL
TIEMPO
ABRIENDOSE EN UN ABANICO DE NUEVOS
CAMPOS DE I+D EN MATERAILES, PRODUCTOS
O PROCESOS
PAQUETES
TECNOLÓGICOS
MICROREDES FER
µR. 0
DESARROLLO DEL PROYECTO ATON
GESTIÓN DE ENERGIA
GE.ON
SOFTWARE DE
GESTION FER
PROCESOS DE FABRICACIÓN
CONOCIMIENTO DE MATERIALES, PROCESOS Y APLICACIONES:
EMPRESAS Y AGENTES DE INVESTIGACIÓN
Grupo Unisolar, S.A. ( 02/11/2011 )
2
ATON
Proyecto ATON (Dios del Sol del antiguo Egipto) :
INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO DE NUEVAS TECNOLOGÍAS DE GENERACIÓN
DE ENERGIA ELECTRICA BASADAS EN CÉLULAS FOTOVOLTAICAS DE LÁMINA
DELGADA
Proyecto ATON presupuesto aprobado:
Total 18,5 M€
Con una subvención del CDTI de 9 M€
Proyecto ATON integrado por:
12 empresas correspondientes a cada una de las diferentes partes de la cadena de
valor de aplicaciones solares fotovoltaicos.
14 centros de investigación
(OPIs y centros tecnológicos).
Grupo Unisolar, S.A. ( 02/11/2011 )
3
OBJETIVOS Y ALCANCE DEL PROYECTO
El objetivo principal del proyecto ATON es: generar conocimiento científico-técnico en las diversas
tecnologías involucradas en la fabricación de módulos fotovoltaicos de capa fina para dotar a la
industria fotovoltaica española de tecnología propia y competitiva .
• Salto significativo que logre mejoras sustanciales en la eficiencia y costes de fabricación
• Desarrollar nuevos materiales
• Desarrollar nuevos procesos de fabricación eficaces
• Impulsar el desarrollo de una industria nacional de fabricación de bienes de equipo
• Desarrollar sistemas electrónicos avanzados para optimizar la conexión a las redes de distribución
• Crear puestos de trabajo altamente cualificados
Grupo Unisolar, S.A. ( 02/11/2011 )
4
NECESIDAD DESAROLLAR EL PROYECTO
Contribuir a la conversión de la energía fotovoltaica en fuente de energía rentable
• Alcanzar objetivo factor 8: reducir en un factor 2 el coste, duplicar la eficiencia, reducir en un factor 2 el
impacto medio ambiental
• Desarrollar tecnología fotovoltaica de capa fina 100% nacional atendiendo a todos los pasos de la
cadena de valor
• Convertir realmente a España en el país “Del Sol”, no solo en cuanto a instalaciones realizadas, sino
también en el conocimiento y desarrollo de la tecnología.
Grupo Unisolar, S.A. ( 02/11/2011 )
5
Empresas Consorciadas(1/2)
Empresa
GRUPO UNISOLAR
Actividad Principal/ Actividad en ATON
Fabrica módulos PV a-Si y Captadores solares Térmicos.
Absorbedores de a-Si y CIGS, contactos, grabado de células.
ACCIONA
Instalaciones: Diseño, desarrollo y aplicación de las EERR.
Integración arquitectónica de energía Fotovoltaica de capa fina
ACERINOX
Productos planos y largos de acero inoxidable.
Desarrollo de nuevos aceros.
DERIDELPOL
Transformación de termoestables: Poliester, elastómeros, epoxy.
Desarrollo de substratos poliméricos
ELHCO
Recubrimientos técnicos y tratamientos superficiales de alta calidad.
Desarrollo de absorbedor CIGS por técnicas electrolíticas
FAE
Frabricación de dispositivos elctromecánicos: sensores, interruptores.
Desarrollo de nuevos substratos cerámicos
Absorbedores CIGS mediante técnicas de printing
Grupo Unisolar, S.A. ( 02/11/2011 )
6
Empresas Consorciadas(2/2)
Empresa
Actividad Principal/ Actividad en ATON
MASER mic
Fabricación de equipos electrónicos y mecatrónicos.
MONOCROM
Conexión dinámica-adaptación de paneles.
Fabricación de láseres de diodo y de estado sólido.
SAINT GOBAIN
Grabado selectivo de células
Fabricación de vidrio: plano, para automóviles, aislamientos, solar.
Substratos de vidrio, desarrollo de contactos, caracterización
STRE
Fabricación de encapsulantes para módulos solares fotovoltaicos .
ZIGOR R&D
Substratos poliméricos, encapsulados, caracterización
Fabricación de dispositivos de electrónica de potencia: inversores.
ELECTRIA
Conexionado de módulos y desarrollo inversores
Compañía eléctrica para el desarrollo sostenible
Impacto de la generación de energía FV en las redes de conexión
Grupo Unisolar, S.A. ( 02/11/2011 )
7
Relación Empresas/Centros(1/2)
EMPRESA
CENTRO INVESTIGACION
GRUPO UNISOLAR
CIEMAT- Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y
Tecnológicas
ICMM- Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid
ITMA- Instituto Tecnológico de Materiales
TEKNIKER- Centro tecnológico, constituido jurídicamente como Fundación
privada.
USAL- Universidad de Salamanca
ACCIONA
FAB- Fundación Agustín Betancourt
UNIZAR- Universidad de Zaragoza
UPM-IES- Universidad Politécnica de Madrid-Instituto de Energía Solar
ACERINOX
AIN- Asociación de la Industria Navarra
TEKNIKER
Grupo Unisolar, S.A. ( 02/11/2011 )
8
Relación Empresas/Centros(2/2)
EMPRESA
DERIDELPOL
ELHCO
ELECTRIA
FAE
CENTRO INVESTIGACION
GAIKER
IREC- Instituto de Investigación en Energía de Cataluña
CARTIF- Centro Tecnológico Cartif
IREC
CINN-CSIC Centro de Investigación de Nanomateriales y Nanotecnología
MASER
TEKNIKER
MONOCROM
TEKNIKER
SAINT
GOBAIN
CARTIF
CIEMAT
TEKNIKER
STRE
CIEMAT
ITMA
ZIGOR
Grupo Unisolar, S.A. ( 02/11/2011 )
CEMITEC- Centro Multidisciplinar de Innovación y Tecnología de Navarra
9
ORGANIZACION GENERAL DEL PROYECTO
Gestión del proyecto: responsabilidad del líder, GRUPO UNISOLAR
ORGANOS DE GESTION para garantizar el correcto
seguimiento y ejecución del proyecto:
ASAMBLEA DE SOCIOS
COMITÉ EJECUTIVO
COMITÉ TÉCNICO
Estos Órganos de Seguimiento y Control se apoyan en
FIGURAS GESTORAS:
COORDINADOR DEL PROYECTO: Director de I+D de
Grupo Unisolar.
OFICINA GESTORAS
OFICINA Económica-administrativa-financiera.
OFICINA Técnica.
Grupo Unisolar, S.A. ( 02/11/2011 )
10
DESCRIPCIÓN DE LAS ACTIVIDADES
ESQUEMA DE ACTIVIDADES:
• 10 actividades principales: Desarrollo
• 2 actividades transversales: Caracterización, durabilidad y reciclaje
Grupo Unisolar, S.A. ( 02/11/2011 )
11
PLAN DE SEGUMINETO DE CADA TAREA
ACTIVIDAD
Responsable Industrial
Responsable Tecnológico
A.1 Desarrollo de nuevos materiales substrato
SAINT-GOBAIN
CRISTALERÍA
CIEMAT
A.2 Desarrollo de contactos traseros metálicos y
delanteros transparentes
GRUPO UNISOLAR
TEKNIKER
A.3 Desarrollo de Absorbedor base Silicio
GRUPO UNISOLAR
ITMA
A.4: Desarrollo de Absorbedor base CIGS mediante
técnicas de alto vacio
GRUPO UNISOLAR
TEKNIKER
A.5: Desarrollo de Absorbedor CIGS mediante
técnicas húmedas
FAE
IREC
A.6: Grabado Selectivo de Células
MONOCROM
TEKNIKER
A.7: Nuevos materiales encapsulantes para módulos
fotovoltaicos de lámina delgada
STRE
ITMA
A.8: Análisis y Diseño de Sistemas avanzados de
conexión y conversión de células fotovoltaicas de
capa fina
ZiGOR R&D
CEMITEC
A.9: Impacto de la generación FV en las redes de
conexión
ELECTRIA
CARTIF
A.10. Integración arquitectónica
ACCIONA
UPM (IES)
A.11: Análisis y caracterización
GRUPO UNISOLAR
USAL
A.12 Durabilidad, Reciclaje y Sostenibilidad
GRUPO UNISOLAR
USAL
Grupo Unisolar, S.A. ( 02/11/2011 )
12
CONSORCIO: Centros de Investigación
OPI-CCTT
Actividad Principal
TEKNIKER
Estudio aceros, desarrollo de contactos, absorbedor CIGS, grabado selectivo,
conexionado dinámico paneles, caracterización y durabilidad
CIEMAT
Estudio de vidrios, desarrollo de contactos delanteros y capas absorbedoras CIGS,
encapsulantes, caracterización y durabilidad
CARTIF
Estudio de vidrios, impacto de la generación FV en las redes de conexión,
caracterización y durabilidad
CEMITEC
Conexión y conversión de células FV
Estudio de aceros de altas prestaciones y capas para substratos acero
AIN
ITMA
Encapsulantes, desarrollo de absorbedor base Si (a-Si, µc-Si, estructuras tándem)
ICMM-CSIC
Desarrollo de capas reflectoras base Si (a-Si/µc-Si)
Grupo Unisolar, S.A. ( 02/11/2011 )
13
CONSORCIO: Centros de Investigación
Empresa
Actividad Principal
USAL
Caracterización, durabilidad y sostenibilidad de módulos fotovoltaicos
GAIKER
Desarrollo substratos poliméricos, caracterización, durabilidad de módulos FV
UPM-IES
UPM-ABIO
Integración arquitectónica, estructural y estética de elementos FV
IREC
Estudio substratos cerámicos, desarrollo absorbedor CIGS (electrodeposición,
printing), caracterización, durabilidad de módulos FV
UNIZAR
Desarrollo de elementos estructurales y de generación energética
FAB
Desarrollo de elementos estructurales y de generación energética
CINN-CSIC
Caracterización, durabilidad de módulos FV
Grupo Unisolar, S.A. ( 02/11/2011 )
14
DESCRIPCIÓN DE LAS ACTIVIDADES
ACTIVIDAD 1:Desarrollo de nuevos materiales substratos
Empresa líder: SAINT GOBAIN-CRISTALERIA
Responsable Tecnológico: CIEMAT
Participantes: ACERINOX, SAINT GOBAIN-CRISTALERIA, DERIDELPOL, FAE,
TEKNIKER; GAIKER, CARTIF, AIN, CIEMAT
OBJETIVO
Desarrollo y adaptación de substratos (vidrios, polímeros, aceros y cerámicas) a los
nuevos absorbedores fotovoltaicos que se desarrollaran en las actividades A3, A4 y A5.
ACTIVIDAD 2: Desarrollo de contactos traseros metálicos y delanteros transparentes.
Empresa líder: GRUPO UNISOLAR
Responsable Tecnológico: TEKNIKER
Participantes: SAINT GOBAIN-CRISTALERÍA, ACERINOX, GRUPO UNISOLAR, TEKNIKER,
CIEMAT.
OBJETIVO
Desarrollo de nuevos contactos tanto frontales como traseros por pulverización catódica, analizando no sólo el
material, sino también la microestructura y condiciones de deposición con el propósito de que la eficiencia de los
nuevos absorbedores de Silicio Amorfo (desarrollados en actividad A.3) y CIGS (desarrollados en la actividad A.4 y
A.5) sea máxima.
Grupo Unisolar, S.A. ( 02/11/2011 )
15
DESCRIPCIÓN DE LAS ACTIVIDADES
ACTIVIDAD 3: Desarrollo de Absorbedor base Silicio
Empresa líder: GRUPO UNISOLAR
Responsable tecnológico: ITMA
Participantes: ITMA, ICMM, GRUPO UNISOLAR.
OBJETIVO
El objetivo fundamental de esta actividad consiste en el desarrollo de un absorbedor en base silicio tipo micromorfo
mediante tecnologías de deposición química en fase vapor asistida por plasma (PECVD)
ACTIVIDAD 4: Desarrollo Absorbedor base CIGS mediante
técnicas de alto vacío
Empresa líder: GRUPO UNISOLAR
Responsable Tecnológico: TEKNIKER
Participantes: TEKNIKER, CIEMAT, GRUPO UNISOLAR
OBJETIVO
El objetivo de esta actividad es conseguir la preparación de la capa
absorbedora en la tecnología fotovoltaica CIGS, tanto por
pulverización catódica como por técnicas de coevaporación.
Grupo Unisolar, S.A. ( 02/11/2011 )
16
DESCRIPCIÓN DE LAS ACTIVIDADES
ACTIVIDAD 5: Desarrollo de absorbedor CIGS mediante técnicas húmedas.
Empresa líder: FAE
Responsable Tecnológico: IREC
Participantes: FAE, IREC, ELHCO.
OBJETIVO
Esta actividad tiene como objetivo el desarrollo de procesos basados en técnicas húmedas (electrodeposición,
procesos de impresión de tintas) para la síntesis de capas absorbedoras de CIGS para dispositivos fotovoltaicos de
bajo coste y alta eficiencia
ACTIVIDAD 6: Grabado Selectivo de Células
Empresa líder: MONOCROM
Responsable Tecnológico: TEKNIKER
Participantes: MONOCROM; GRUPO UNISOLAR; TEKNIKER.
OBJETIVO
Optimización del proceso de grabado láser, diseño y fabricación de un prototipo de sistema
láser adecuado para el microprocesado de células fotovoltaicas de capa fina.
Grupo Unisolar, S.A. ( 02/11/2011 )
17
DESCRIPCIÓN DE LAS ACTIVIDADES
ACTIVIDAD 7: Nuevos encapsulantes específicamente diseñados para su utilización en
módulos fotovoltaicos de lámina delgada.
Empresa líder: STR
Responsable Tecnológico: ITMA
Participantes: STR, ITMA, CIEMA
OBJETIVO
El objetivo principal de este paquete de trabajo va a consistir en el desarrollo nuevos encapsulantes poliméricos
específicamente diseñados para su utilización en paneles solares fotovoltaicos de lámina delgada tipo silicio amorfo,
y CIGS.
ACTIVIDAD 8: Análisis y Diseño Sistemas avanzados de conexión y conversión de células fotovoltaicas de
capa fina
Empresa líder: ZIGOR R&D
Responsable Tecnológico: CEMITEC
Participantes: MASER, ZIGORD R&D, TEKNIKER, CEMITEC
OBJETIVO
El objetivo general que se persigue en esta actividad es investigar las características de mejora del rendimiento
global de un sistema fotovoltaico basado en tecnología de capa fina, y desarrollar una arquitectura de inversores
distribuida que maximice la potencia de salida de la planta fotovoltaica
Grupo Unisolar, S.A. ( 02/11/2011 )
18
DESCRIPCIÓN DE LAS ACTIVIDADES
ACTIVIDAD 9: Impacto de la generación fotovoltaica en las redes de conexión
Empresa líder: ELECTRIA
Responsable Tecnológico: CARTIF
Participantes: ELECTRIA, CARTIF
OBJETIVO
Ensayo y validación del comportamiento de instalaciones fotovoltaicas de capa fina conectadas a la red de
distribución que permita caracterizar y cuantificar el impacto de su conexión.
ACTIVIDAD 10: Integración arquitectónica
Empresa líder: ACCIONA
Responsable Tecnológico: IES
Participantes: ACCIONA, UPM-IES; UPM-ABIO, FAB, UNIZAR
OBJETIVO
Contribuir a la sostenibilidad del sector de la edificación en España a través de una integración
efectiva de energías renovables, en particular la tecnología solar fotovoltaica de capa fina.
Grupo Unisolar, S.A. ( 02/11/2011 )
19
DESCRIPCIÓN DE LAS ACTIVIDADES
ACTIVIDAD 11: Análisis y caracterización
Empresa líder: GRUPO UNISOLAR
Responsable Tecnológico USAL
Participantes: ACERINOX, DERIDELPOL, ELHCO, FAE, MONOCRON,
SAINTGOBAIN-CRISTALERIA,TEKNIKER, CIEMAT, AIN, ITMA, IREC,
ICMM-CSIC, CINN-CSIC, GAIKER, UPM-IES.
OBJETIVO
El objetivo de esta actividad es el conocimiento en profundidad de las
características ópticas, mecánicas y de transporte eléctrico de los dispositivos
desarrollados en las actividades A.2, A.3, A.4, A.5
ACTIVIDAD 12: Durabilidad, Reciclaje y sostenibilidad.
Empresa líder: GRUPO UNISOLAR
Responsable Tecnológico: USAL
Participantes: ACCIONA, ACERINOX, DERIDELPOL, ELHCO, FAE, MONOCRON, SAINTGOBAIN-CRISTALERIA,
TEKNIKER, CIEMAT, AIN, ITMA, IREC, ICMM-CSIC, CINN-CSIC, GAIKER, UNIZAR, USAL.
OBJETIVO
Estudio de durabilidad de los módulos fotovoltaicos así como el análisis de las
posibilidades de reciclaje, no solo de los propios módulos al final de su vida útil,
sino también de las materias primas utilizadas en su fabricación;
también se estudiará elementos de sostenibilidad
Grupo Unisolar, S.A. ( 02/11/2011 )
20
PROYECCION DE RESULTADOS
Nuevos productos, procesos o servicios resultantes de la investigación
Dispositivos fotovoltaicos de capa fina
Proceso de fabricación. Optimizar tecnologías de la deposición
Estudio de substratos, estructuras absorbedoras, películas conductoras
trasparentes
Estudio y mejora de las interfases
Materiales y procesos encapsulantes
Micromecanizado
Convertidores, permitir la compatibilidad y
generadores fotovoltaicos. Integración a la red
optimización
de
los
Análisis del ciclo de vida. Modelización y simulación.
Integración arquitectónica. Caracterización de edificios.
Reciclado
Divulgación de resultados
Publicación en diversos medios
Apertura de nuevos grupos de investigación.
Conferencias y congresos
Grupo Unisolar, S.A. ( 02/11/2011 )
Identificación de las potenciales patentes
Nuevos productos.
Optimización y mejora de procesos.
Diseño de nuevos procesos
21
GRACIAS POR SU ATENCIÓN
Grupo Unisolar, S.A. ( 02/11/2011 )
22