Caracterización y optimización de parámetros de dispositivos fotovoltaicos. Aplicación a la industria

La optimización y caracterización de parámetros de dispositivos fotovoltaicos (FV) engloba un amplio número de aspectos. Esta tesis se ha centrado en tres aspectos fundamentales: 1. ESTUDIO DE LA RESISTENCIA PARALELO (Rp) Y SU DETERMINACIÓN EN CÉLULAS Y MÓDULOS. Se presenta un nuevo método para medir la resistencia paralelo, Rp, de un módulo FV en condiciones de polarización inversa y oscuridad, por medio de la utilización de una resistencia externa en paralelo. Para comprobar este método, se han fabricado dos módulos, MA y MB (con el mismo tipo de células y la misma eficiencia, pero con resistencia paralelo diferente). La Rp de ambos módulos ha sido determinada con el método propuesto y los resultados han sido comparados con los obtenidos a partir de las medidas de curvas I-V en simuladores solares comerciales y otros procedimientos estándar. Por otro lado, los módulos MA y MB, han sido medidos a distintas irradiancias para relacionar la resistencia paralelo, Rp, con la eficiencia del módulo a distintas irradiancias. Por último, se han realizado, con el programa PVsyst, varias simulaciones de instalaciones hechas con los módulos MA y MB, obteniéndose así la Energía Anual Acumulada. 2. ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DE LA DISPERSIÓN EN CÉLULAS SOLARES SOBRE LA PÉRDIDA RELATIVA DE POTENCIA DE MÓDULOS FOTOVOLTAICOS. En este apartado se presenta un estudio de las pérdidas de potencia por mismatch cuando las células son conectadas en serie para formar módulos FV. En este experimento se han utilizado células monocristalinas y multicristalinas, las cuales fueron medidas y clasificadas en grupos de acuerdo a sus parámetros eléctricos. Posteriormente, se fabricaron módulos FV con células provenientes de cada grupo. Las células monocristalinas mostraron una Pérdida de Potencia Relativa (o Relative Power Loss, RPL) inferior a los límites de detección de los sistemas de medida empleados. Debido a esto, se amplió el estudio a una selección de células multicristalinas. En esta segunda selección, las células multicristalinas mostraban una dispersión mayor de parámetros eléctricos. En este caso, los resultados obtenidos sí mostraron una relación entre el RPL y la desviación estándar de los parámetros eléctricos. En esta tesis se propone una ecuación de RPL estadística y novedosa, que es relevante para las necesidades crecientes del sector FV, y la cual relaciona los parámetros que habitualmente están disponibles para un fabricante de módulos. Dicha expresión ha sido validada mediante su comparación con los resultados de Bucciarelli (1979). La expresión propuesta ha sido utilizada en este estudio obteniéndose así una relación empírica entre la desviación estándar de los parámetros eléctricos de las células solares y el RPL. 3. ESTUDIO DE LA CALIDAD DE LA TEXTURA SUFERFICIAL DE CÉLULAS MONOCRISTALINAS Y SU CARACTERIZACIÓN. En este tercer objetivo, se ha realizado un proceso químico de texturizado de células solares en laboratorio, y se ha comparado con el llevado a cado en una línea industrial. De esta manera, se ha estudiado la influencia de algunos parámetros del proceso, tales como calidad de la oblea y tiempo de proceso.Se ha desarrollado un método novedoso para la medida de la textura superficial en obleas de silicio monocristalino texturizadas. Este se basa en hacer incidir un haz láser perpendicularmente a la superficie de las mismas. El patrón de reflexión obtenido de este modo, posee una simetría de orden cuatro, es decir, con cuatro máximos de intensidad. En este estudio se ha establecido una relación entre las características de la geometría de la textura y el mencionado patrón espacial de la luz reflejada. Además se ha desarrollado y probado un dispositivo y un método de medida que relaciona las intensidades de la luz reflejada con el grado de textura (o factor de textura). El método desarrollado permite su aplicación en entornos industriales, al ser fácilmente reproducible, fiable y de bajo coste

Caracterización y optimización de parámetros de dispositivos fotovoltaicos. Aplicación a la industria

La optimización y caracterización de parámetros de dispositivos fotovoltaicos (FV) engloba un amplio número de aspectos. Esta tesis se ha centrado en tres aspectos fundamentales: 1. ESTUDIO DE LA RESISTENCIA PARALELO (Rp) Y SU DETERMINACIÓN EN CÉLULAS Y MÓDULOS. Se presenta un nuevo método para medir la resistencia paralelo, Rp, de un módulo FV en condiciones de polarización inversa y oscuridad, por medio de la utilización de una resistencia externa en paralelo. Para comprobar este método, se han fabricado dos módulos, MA y MB (con el mismo tipo de células y la misma eficiencia, pero con resistencia paralelo diferente). La Rp de ambos módulos ha sido determinada con el método propuesto y los resultados han sido comparados con los obtenidos a partir de las medidas de curvas I-V en simuladores solares comerciales y otros procedimientos estándar. Por otro lado, los módulos MA y MB, han sido medidos a distintas irradiancias para relacionar la resistencia paralelo, Rp, con la eficiencia del módulo a distintas irradiancias. Por último, se han realizado, con el programa PVsyst, varias simulaciones de instalaciones hechas con los módulos MA y MB, obteniéndose así la Energía Anual Acumulada. 2. ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DE LA DISPERSIÓN EN CÉLULAS SOLARES SOBRE LA PÉRDIDA RELATIVA DE POTENCIA DE MÓDULOS FOTOVOLTAICOS. En este apartado se presenta un estudio de las pérdidas de potencia por mismatch cuando las células son conectadas en serie para formar módulos FV. En este experimento se han utilizado células monocristalinas y multicristalinas, las cuales fueron medidas y clasificadas en grupos de acuerdo a sus parámetros eléctricos. Posteriormente, se fabricaron módulos FV con células provenientes de cada grupo. Las células monocristalinas mostraron una Pérdida de Potencia Relativa (o Relative Power Loss, RPL) inferior a los límites de detección de los sistemas de medida empleados. Debido a esto, se amplió el estudio a una selección de células multicristalinas. En esta segunda selección, las células multicristalinas mostraban una dispersión mayor de parámetros eléctricos. En este caso, los resultados obtenidos sí mostraron una relación entre el RPL y la desviación estándar de los parámetros eléctricos. En esta tesis se propone una ecuación de RPL estadística y novedosa, que es relevante para las necesidades crecientes del sector FV, y la cual relaciona los parámetros que habitualmente están disponibles para un fabricante de módulos. Dicha expresión ha sido validada mediante su comparación con los resultados de Bucciarelli (1979). La expresión propuesta ha sido utilizada en este estudio obteniéndose así una relación empírica entre la desviación estándar de los parámetros eléctricos de las células solares y el RPL. 3. ESTUDIO DE LA CALIDAD DE LA TEXTURA SUFERFICIAL DE CÉLULAS MONOCRISTALINAS Y SU CARACTERIZACIÓN. En este tercer objetivo, se ha realizado un proceso químico de texturizado de células solares en laboratorio, y se ha comparado con el llevado a cado en una línea industrial. De esta manera, se ha estudiado la influencia de algunos parámetros del proceso, tales como calidad de la oblea y tiempo de proceso.Se ha desarrollado un método novedoso para la medida de la textura superficial en obleas de silicio monocristalino texturizadas. Este se basa en hacer incidir un haz láser perpendicularmente a la superficie de las mismas. El patrón de reflexión obtenido de este modo, posee una simetría de orden cuatro, es decir, con cuatro máximos de intensidad. En este estudio se ha establecido una relación entre las características de la geometría de la textura y el mencionado patrón espacial de la luz reflejada. Además se ha desarrollado y probado un dispositivo y un método de medida que relaciona las intensidades de la luz reflejada con el grado de textura (o factor de textura). El método desarrollado permite su aplicación en entornos industriales, al ser fácilmente reproducible, fiable y de bajo coste

Coordination based on modules of subjects in the Degree in Engineering in Industrial Design and Product Development of the University of Zaragoza

[ES] El contexto de cambios de la EEES supone un reto y una oportunidad para la implantación y mejora de las titulaciones en carreras técnicas, como el grado en Diseño Industrial yDesarrollo de Producto de la Universidad de Zaragoza en el que se ha implantado la coordinación de módulos por grupos de asignaturas. Estos módulos permiten conseguir una serie de objetivos de aprendizaje y competencias por medio de los objetivos parciales de cada asignatura, permitiendo mejorar los resultados académicos y reduciendo el abandono. Los objetivos que pretende el trabajo por módulos son asegurar el resultado del aprendizaje, complementar sin solapar contenidos de asignaturas, dar sentido a todas las asignaturas independientemente de su área de conocimiento y optimizar los recursos y esfuerzos del alumno. El logro es gracias a una serie de actividades programadas por los responsables docentes de cada módulo en los que se introducen buenas prácticas como la evaluación continua y conjunta, aprendizaje basado en un proyecto común para todas las áreas de conocimiento que aproxima al alumno a la realidad profesional del diseñador. Los resultados obtenidos son muy satisfactorios para los alumnos por su mejora de aprendizaje, encontrando sentido a algunas materias técnicas que tenían difícil aplicación en diseño, y por la mejora de sus resultados académicos. Otro resultado destacado es la coordinación y la comunicación entre el profesorado que mejora el ambiente y buena disposición entre todos los miembros de la Comunidad Universitaria que intervienen en el Grado. Palabras clave: Aprendizaje por módulos, aprendizaje basado en proyectos, coordinación, EEES, implantación de titulaciones, innovación docente.[EN] The changes provided by the EEES is a challenge and an opportunity for the introduction and improvement of technical careers, the degree in Industrial Design and ProductDevelopment at the University of Zaragoza in which coordination was implemented modules groups of subjects is an example. These modules can achieve a number of learning objectives and competencies through partial objectives for each subject, allowing improved academic outcomes and reducing neglection. The objectives sought by the work in modules are to ensure learning outcomes, complementing subjects without overlapping content, make sense of all subjects regardless of their area of expertise and optimize the resources and efforts of the student. The achievement is through a series of activities planned by the teachers involved in the module in which best practices are introduced as continuous and group assessment, learning based on a common project for all areas of knowledge approaches the student to the reality of professional designer. The results obtained are very satisfactory for students by improving learning, finding understanding for technical matters that are difficult in design, and improving academic outcomes. Another remarkable result is the coordination and communication among teachers to improve the environment and goodwill among all members of the university community involved in the degree.Manchado Pérez, E.; López Forniés, I. (2012). Coordinación por módulos de asignaturas en el Grado de Ingeniería de Diseño Industrial y Desarrollo de Producto de la Universidad de Zaragoza. REDU. Revista de Docencia Universitaria. 10(3):195-207. https://doi.org/10.4995/redu.2012.6020OJS19520710

Historia de una profesión : X Aniversario del Grado de Ingeniería en Diseño Industrial y Desarrollo de Producto en la EINA

En 1884 la Diputación Provincial de Zaragoza entró en contacto con el Ayuntamiento de Zaragoza, con la Universidad y con la Real Sociedad Económica de Amigos del País para estudiar el proyecto de crear una Escuela de Artes y Oficios. Una idea que fue tomando forma cuando un Real Decreto de 1886 organizó las escuelas de Artes y Oficios, ofreciendo subvenciones del Estado a las que creasen las Diputaciones y los Ayuntamientos; la Diputación Provincial acordó por unanimidad, a propuesta de Marceliano Isábal, la puesta en marcha de una Escuela de Artes y Oficios en la ciudad. En 1893, el Ayuntamiento de Zaragoza aprobó contribuir anualmente con 15.000 pesetas al mantenimiento de la futura escuela, mientras que la Diputación decidía aportar la misma cantidad. Finalmente, un Real Decreto de julio de 1894 crea en Zaragoza una Escuela de Artes y Oficios costeada a partes iguales por el Estado, la Provincia y el Municipio, con sede en la planta inferior del edificio construido para Facultad de Medicina y Ciencias. Los inicios se remontan al 17 de octubre de 1895, fecha en la que el ministro de Fomento asistió a la apertura oficial del curso de la Escuela de Artes y Oficios para entonces, en los sótanos de la Facultad de Medicina y Ciencias de la plaza Paraíso, según se recoge en la antigua página web de la Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial de Zaragoza. Durante los catorce años que la Escuela permaneció en el edificio Paraninfo, fue consolidando su prestigio en la formación de técnicos que iban a nutrir la industria aragonesa. El primer plan de estudios, que provenía de 1850, comprendía cuatro años, con un total de trece asignaturas de «lección diaria». Sin embargo, a los cinco años, el siguiente plan contaba ya con 23 asignaturas. Las enseñanzas técnicas nacieron integradas con las enseñanzas artísticas en las primeras Escuelas de Artes y Oficios, pero pronto siguieron dos vías diferentes. En 1901, el Ministerio de Instrucción Pública y Bellas Artes diseñó una nueva reforma que establecía Escuelas de Industrias y Bellas Artes. En Zaragoza, durante la primera década del siglo XX, van a existir dos tipos de enseñanzas diferenciadas. Los sótanos del Edificio Paraninfo resultaron pronto estrechos para compatibilizar las enseñanzas de la Escuela de Artes y Oficios con las de la nueva Escuela Elemental de Artes e Industrias. Las autoridades zaragozanas, conscientes de la importancia de la formación de los técnicos, decidieron trasladar las Escuelas. En el año 1909, la Escuela de Artes y Oficios y la Escuela de Artes e Industrias se trasladan a uno de los pabellones construidos para la exposición hispano-francesa de 1908, en la que se celebró el Centenario de los Sitios de Zaragoza. El lado derecho del edificio del Centenario lo ocupó la sección industrial y la artística el izquierdo. La tercera planta completa la ocuparía la antigua Escuela de Comercio. 1909 fue un año clave, no sólo por el traslado de la Escuela sino también porque un decreto de mayo de ese mismo año fusiona ambas Escuelas y estrena la denominación de «Escuela Superior de Artes Industriales e Industrias». La nueva Escuela tenía dos secciones, la científico industrial y la artístico-industrial. Su unidad administrativa se mantuvo hasta 1924, fecha en la que se separaron definitivamente las enseñanzas técnicas de las artísticas. Las enseñanzas superiores de este centro eran las de Sección Industrial y los títulos que se otorgaban a los alumnos eran de perito (Mecánicos, Eléctricos, Químicos) y aparejadores de obras.En el curso 192122 es elegido director Teófilo González Berganza, catedrático de Motores y Mecanismos, quien permaneció en el cargo hasta 1937, siendo nombrado secretario, el recién incorporado profesor de Economía José Sinués y Urbiola. Terminaron su carrera en ese curso dieciséis técnicos mecánicos y eléctricos, siete químicos y nueve aparejadores. De esta promoción es Rosa Franco Rivas, la primera mujer titulada de la Escuela, en la especialidad de Química. En el Plan de Estudios de 1924, la enseñanza completa de perito industrial comprendía seis cursos, si bien los bachilleres podían hacerse peritos en cuatro años. Además, para obtener el título de perito industrial, había que hacer un ejercicio de reválida y trabajar doce meses en fábrica o taller de la especialidad bajo la inspección de la Escuela.En ese mismo año, la Sección Industrial, como en todas las Escuelas Industriales de España, pasó a depender del Ministerio de Trabajo, Comercio e Industria, desdoblándose de Artes y Oficios, que siguió dependiendo del Ministerio de Instrucción Pública y Bellas Artes. El año 1924 se promulgó el Estatuto de Enseñanza Industrial que introduce una extensa reforma de la enseñanza industrial. Los centros donde se cursaban dichos estudios se denominaban Escuelas Elementales de Trabajo, Escuelas Industriales y Escuelas de Ingeniero Industriales. El 18 de septiembre de 1935 se publica el Decreto de competencias profesionales del Ingeniero industrial. Por Decreto de 22 de julio de 1942, se reorganizan las Escuelas de Peritos Industriales, confirmándose la supresión de la titulación de Técnico Industrial, al consolidarse la de Perito Industrial, en las cuatro especialidades de Mecánica, Química, Electricidad y Textil. En Zaragoza se pone en marcha la aplicación del Decreto en el curso 1943-44. El Plan de Estudios de las Escuelas de Peritos Industriales, en 1942, comprendía 36 asignaturas distribuidas en cinco cursos. Con el bachillerato completo los estudios se reducían a cuatro cursos con un total de 27 asignaturas. Por Decreto de 7 de junio de 1972, quedan integradas en la Universidad de Zaragoza, las Escuelas Universitarias de Ingeniería Técnica Industrial de Logroño y Zaragoza. En paralelo, la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales de Zaragoza (ETSIIZ) se estableció el 9 de agosto de 1974. En 1986 la ETSIIZ se trasladó al barrio del ACTUR. Tres años después, su denominación pasó a ser Centro Politécnico Superior, mientras que las atribuciones profesionales de los Ingenieros Técnicos Industriales, formados en la Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial de Zaragoza (EUITIZ) fueron reguladas por la Ley 12/1986 de 1 de abril. En el año 2000 comenzó el proceso de implantación en la EUITIZ de los estudios de Ingeniería Técnica en Diseño Industrial. A finales de la primavera de 2009 (en el contexto de aplicación del Plan Bolonia) se impulsó el definitivo proceso de integración del Centro Politécnico Superior (CPS) y la EUITIZ, creando así la Escuela de Ingeniería y Arquitectura (EINA), un nuevo centro para impartir los estudios de ingeniería y arquitectura en el Campus Río Ebro de la Universidad de Zaragoza. Actualmente La Escuela de Ingeniería y Arquitectura de Zaragoza (EINA), desarrolla en Aragón más del 80% de los estudios de Ingeniería y Arquitectura. Además, la EINA es responsable de un porcentaje similar de la actividad de I+D+i en el campo tecnológico, lo que trasciende al progreso económico y tecnológico de la sociedad aragonesa. Con sus aproximadamente 6.000 estudiantes y 650 docentes brinda una amplia oferta formativa de 36 títulos de Grado y Máster en el ámbito de las Ingenierías y de la Arquitectura

Production of upgraded metallurgical-grade silicon for a low-cost, high-efficiency, and reliable PV technology

Upgraded metallurgical-grade silicon (UMG-Si) has the potential to reduce the cost of photovoltaic (PV) technology and improve its environmental profile. In this contribution, we summarize the extensive work made in the research and development of UMG technology for PV, which has led to the demonstration of UMG-Si as a competitive alternative to polysilicon for the production of high-efficiency multicrystalline solar cells and modules. The tailoring of the processing steps along the complete Ferrosolar’s UMG-Si manufacturing value chain is addressed, commencing with the purification stage that results in a moderately compensated material due to the presence of phosphorous and boron. Gallium is added as a dopant at the crystallization stage to obtain a uniform resistivity profile of ∼1 Ω cm along the ingot height. Defect engineering techniques based on phosphorus diffusion gettering are optimized to improve the bulk electronic quality of UMG-Si wafers. Black silicon texturing, compatible with subsequent gettering and surface passivation, is successfully implemented. Industrial-type aluminum back surface field (Al-BSF) and passivated emitter and rear cell (PERC) solar cells are fabricated, achieving cell efficiencies in the range of those obtained with conventional polysilicon substrates. TOPCon solar cell processing key steps are also tested to further evaluate the potential of the material in advanced device architectures beyond the PERC. Degradation mechanisms related to light exposure and operation temperature are shown to be insignificant in UMG PERC solar cells when a regeneration step is implemented, and PV modules with several years of outdoor operation demonstrated similar performance to reference ones based on poly-Si. Life cycle analysis (LCA) is carried out to evaluate the environmental impact of UMG-based PV technology when compared to poly-Si-based technology, considering different scenarios for both the manufacturing sites and the PV installations

Reactivity of [trans-PtH(C⋮CC5H4N-2) (PPh3)2] toward [cis-Pt(C6F5)2(thf)2]. Synthesis of an unusual triplatinum cluster-substituted platinum complex

The complex [trans-PtH(C⋮CR)(PPh3)2] (1) (R = 2-pyridyl) reacts with [cis-Pt(C6F5)2(thf)2] under mild conditions to afford initially the 1:1 adduct [trans,cis-(PPh3)2(H)Pt(μ-1κCα:η2α,β:2κN-C⋮CC5H4N-2)Pt(C6F5)2] (2), which finally rearranges to form a mixture of [cis,trans-(PPh3)(C6F5)2Pt-(μ-1κCα:2κN-C⋮CC5H4N-2)Pt+(H)(PPh3)2] (5) (X-ray) and a tetranuclear cluster [{cis-Pt(C6F5)2(PPh3)(μ3-1κCα:2κCβ:3κN-C2C5H4N-2)}{Pt3(C6F5)2(μ3-3κCα:η2α,β:2κN-CHCHC5H4N-2)(PPh3)2}] (3). Complex 3, characterized crystallographically, can be described as a formal zwitterionic cationic Pt3 cluster-substituted alkynyl platinate complex (3A), rather distorted. Another important feature in 3 is the presence of a vinyl group capping the Pt3 framework. Treatment of 2 with the equimolar amount of PPh3 allows the synthesis not only of 5 but also of the less polar isomeric complex [trans,cis-(PPh3)2(H)Pt(μ-1κCα:2κN-C⋮CC5H4N-2)Pt(C6F5)2(PPh3)] (4).We thank the Comisión Interministerial de Ciencia y Tecnología (Spain, Project PB 95-0003-CO2-01,02 and PB95-0792) and the Universidad de La Rioja (Project API-98/B16) for financial support.Peer reviewe

Mass Production Test of Solar Cells and Modules Made of 100% UMG Silicon. 20.76% Record Efficiency

For more than 15 years FerroAtlantica (now Ferroglobe) has been developing a method of silicon purification to obtain Upgraded Metallurgical Grade Silicon (UMG-Si) for PV solar application without blending. After many improvements and optimizations, the final process has clearly demonstrated its validity in terms of quality and costs. In this paper the authors present new results stemming from a first mass-production campaign and a detailed description of the purification process that results in the tested UMG-Si. The subsequent steps in the value chain for the wafer, cell and module manufacturing are also described. Two independent companies, among the Tier-1 solar cells producers, were selected for the industrial test, each using a different solar cell technology: Al-BSF and black silicon + PERC. Cells and modules were manufactured in conventional production lines and their performances compared to those obtained with standard polysilicon wafers produced in the same lines and periods. Thus, for Al-BSF technology, the average efficiency of solar cells obtained with UMG-Si was (18.4 ± 0.4)% compared to 18.49% obtained with polysilicon-made wafers. In the case of black silicon + PERC, the average efficiency obtained with UMG-Si was (20.1 ± 0.6)%, compared to 20.41% for polysilicon multicrystalline wafers