IREC – Mapa de Capacidades

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Grupos de investigación:

Materiales y Sistemas para Energía Solar (SEMS)

Tecnología
  • Thin Film
Cadena de Valor
  • Materiales
  • Célula
  • Módulos
  • Aplicaciones
  • Operación y mantenimiento (O&M)
Alineamiento con los objetivos del Set Plan
  • Set plan 1: Major advances in efficiency of established technologies (c-Si and TFs) and new concepts
  • Set plan 2: Reduction of the cost of key technologies
  • Set plan 3: Further enhancement of lifetime, quality and sustainability
  • Set plan 4: Enabling mass realisation of "(near) Zero Energy Buildings" by Building-Integrated PV (BIPV)
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Principales capacidades

  • Tecnologías fotovoltaicas sostenibles de capa delgada de alta eficiencia y bajo coste: Desarrollo de tecnologías basadas en calcogenuros, incluyendo tecnologías de calcopiritas que ya están en etapas de producción industrial (CIGS) y nueva tecnologías basadas en materiales emergentes formados por elementos abundantes en la corteza terrestre y de baja/nula toxicidad (kesteritas: compuestos CZTS).
  • Desarrollo de un proceso secuencial (sputtering + recristalización reactiva) compatible con procesos industriales para la fabricación de dispositivos fotovoltaicos de CZTS (valor record de eficiencia: 11.8% sin utilización de componentes altamente tóxicos o explosivos)
  • Desarrollo y escalado (hasta 10x10 cm2) de tecnologías CIGS y CZTS de bajo coste basadas en procesos húmedos (electrodepósito, procesos de impresión)
  • Extensión de procesos a sustratos innovadores para aplicaciones avanzadas en integración fotovoltaica, incluyendo sustratos flexibles de bajo peso (acero, poliimidas) y sustratos cerámicos para aplicaciones arquitecturales
  • Materiales y procesos para nuevos dispositivos fotovoltaicos transparentes en el visible: aplicación a ventanas solares
  • Nuevos conceptos para dispositivos de muy alta eficiencia: integración de tecnologías de capa delgada en dispositivos tándem y multi-uniones.
  • Caracterización avanzada de procesos para Control de Calidad: Desarrollo de metodologías ópticas (Raman/fotoluminiscencia…) para monitorización de procesos industriales en tecnologías de calcogenuros (CIGS, kesteritas)

Responsable/s

Nombre Apellido Cargo Teléfono Email
Alejandro Pérez Rodríguez Jefe de Grupo 662 633 858 aperezr@irec.cat

Número de Investigadores: 15

Equipamiento

Software
Fabricación

  • Plataforma tecnológica para la fabricación y caracterización avanzada de prototipos de células solares y mini-módulos fotovoltaicos (hasta 10x10 cm2) para evaluación de nuevos materiales y procesos en tecnologías de calcogenuros. La plataforma incluye los siguientes equipos:
  • 3 sistemas de pulverización catódica (sputtering) para el depósito de: i) capas metálicas (contactos, precursoras metálicos para síntesis de calcogenuros); y ii) óxidos intrínsecos y conductores para la capa ventana en las células solares;
  • Laboratorio Químico para procesos CBD (“Chemical Bath Deposition”), para el depósito de capas “buffer” y procesos de ataque químico selectivo (eliminación de fases secundarias/pasivación de superficies);
  • Laboratorio electroquímico para el depósito de capas metálicas por electrodepósito
  • Equipos para tratamientos térmicos reactivos en diferentes ambientes (tratamientos de reducción y procesos de sulfurización y/o selenización), incluyendo tres hornos tubulares y un equipo de tratamiento térmico rápido (RTP);
  • Reactor de “spray pyrolysis” capaz de trabajar en atmósfera inerte y con distintos gases y soluciones;
  • Equipo de grabado mecánico de celdas solares con punta de W;
  • Evaporadora Oerlikon 250, para la evaporación térmica de diferentes materiales, incluyendo metales y capas antireflectantes;
  • Máquina de lavado de sustratos a alta temperatura utilizando agua ultrapura;
  • Equipo de producción de agua ultrapura Milipore.
Caracterización

  • Equipo de fluorescencia de rayos X, Fischerscope XVD para la determinación de la composición y espesor de las distintas muestras;
  • Laboratorio de Microscopía que incluye microscopía SEM, TEM, EDX, AFM de última generación;
  • Microscopio interferométrico para determinar rugosidad en superficies;
  • Espectrofotómetro UV-Vis Perkin-Elmer 900;
  • Sistema modular de microsonda Raman/Fotoluminescencia compatible con la realización de medidas en diferentes rangos espectrales (de UV a NIR) acoplado con fuentes de excitación láser con diferentes longitudes de onda (785 nm, 633 nm, 532 nm, 325 nm) . El sistema puede trabajar en modos de alta resolución espectral (con un espectrómetro Horiba Yobin-Ivon FHR 640) o de alta luminosidad (con un espectrómetro (Horiba Yobin-Ivon iHR320), e incluye diferentes detectores de alta eficiencia (Horiba Yobin-Ivon N2 Synfony y Synapse, Andor iDUS416);
  • Sistemas portables para realización de medidas de espectroscopia Raman con diferentes longitudes de onda de excitación (532 nm, 633 nm, 785 nm) y sondas ópticas compatibles con inmersión en ambientes químicos agresivos (adecuadas para monitorización de procesos en condiciones “in-situ/online”);
  • Taller óptico para el diseño, fabricación y caracterización de sondas ópticas para el desarrollo de sistemas ópticos modulares de monitorización de procesos en diferentes condiciones de medida;
  • Simulador solar AAA de alta gama, ABET Sun 3000, para caracterizar dispositivos de hasta 10x10 cm2 de área;
  • Sistema de medida de la respuesta espectral con determinación de la eficiencia cuántica interna y externa, Bentham PVE300;
  • Sistema de 4 puntas para la determinación de la resistencia eléctrica de capas metálicas y TCOs;
  • Equipos de medida I(V, T) acoplados con un criostato y un simulador solar para realización de medidas I(V) en función de la temperatura y bajo diferentes condiciones de iluminación.
Otros

Publicaciones relevantes recientes

Título Autor/es Año
Understanding the cell-to-module efficiency gap in Cu(In,Ga)(S,Se)2 photovoltaics scale-up V. Bermudez, A. Pérez-Rodríguez Nature Energy 466 3, 466-475 (2018)
How small amounts of Ge modify the formation pathways and crystallization of kesterites • S. Giraldo, E. Saucedo, M. Neuschitzer, F. Oliva, M. Placidi, X. Alcobé, V. Izquierdo-Roca, S. Kim, H. Tampo, H. Shibata, A. Pérez-Rodríguez, P. Pistor Energy & Environment Sciences, 2018. DOI: 10.1039/c7ee02318a
CZTSe solar cells developed on polymer substrates: Effects of low‐temperature processing. : I. Becerril‐Romero, L. Acebo, F. Oliva, V. Izquierdo‐Roca, S. López‐Marino, M. Espíndola‐Rodríguez, M. Neuschitzer, Y. Sánchez, M. Placidi, A. Pérez‐Rodríguez, E. Saucedo, P. Pistor Progress in Photovoltaics: Research and Applications 26, 55–68 (2018)
Characterization of Cu2SnS3 polymorphism and its impact on optoelectronic properties F. Oliva, L. Arqués, L. Acebo, M. Guc, Y. Sánchez, X. Alcobé, A. Pérez-Rodríguez, E. Saucedo, V. Izquierdo-Roca Journal of Materials Chemistry A 5, 23863-23871 (2017)
Chemistry and Dynamics of Ge in Kesterite: Toward Band-Gap-Graded Absorbers J. Márquez, H. Stange, C.J. Hages, N. Schaefer, S. Levcenko, S. Giraldo, E. Saucedo, K. Schwarzburg, D. Abou-Ras, A. Redinger, M. Klaus, C. Genzel, T. Unold, R. Mainz Chemistry of Materials 29, 9399-9406 (2017)
Resonant Raman scattering based approaches for the quantitative assessment of nanometric ZnMgO layers in high efficiency chalcogenide solar cells M. Guc, D. Hariskos, L. Calvo-Barrio, P. Jackson, F. Oliva, P. Pistor, A. Perez-Rodriguez, V. Izquierdo-Roca Scientific Reports 7, 1144 (2017)
The importance of back contact modification in Cu2ZnSnSe4 solar cells: The role of a thin MoO2 layer S. Lopez-Marino, M. Espíndola-Rodríguez, Y. Sánchez, X. Alcobé, F. Oliva, H. Xie, M. Neuschitzer, S. Giraldo, M. Placidi, R. Caballero, V. Izquierdo-Roca, A. Pérez-Rodríguez, E. Saucedo Nano Energy 26 708 (2016)
Optical methodology for process monitoring of chalcopyrite photovoltaic technologies: Application to low cost Cu(In,Ga)(S,Se)2electrodeposition based processes F. Oliva, S. Kretzschmar, D. Colombara, S. Tombolato, C.M. Ruiz, A. Redinger, E. Saucedo, C. Broussillou, T. Goislard de Monsabert, T. Unold, P.J. Dale, V. Izquierdo-Roca, A. Pérez-Rodríguez Solar Energy Materials & Solar Cells 158, 168–183 (2016)
Large Efficiency Improvement in Cu2ZnSnSe4 Solar Cells by Introducing a Superficial Ge Nanolayer S. Giraldo, M. Neuschitzer, T. Thersleff, S. López-Marino, Y. Sánchez, H. Xie, M. Colina, M. Placidi, P. Pistor, V. Izquierdo-Roca, K. Leifer, A. Pérez-Rodríguez, E. Saucedo Advanced Energy Materials 5 (21), 1501070 (2015).
Optimization of CdS buffer layer for high-performance Cu2ZnSnSe4 solar cells and the effects of light soaking: elimination of crossover and red kink M. Neuschitzer, Y. Sanchez, S. López-Mariño, H. Xie, A. Fairbrother, M. Placidi, S. Haass, V. Izquierdo-Roca, A. Pérez-Rodríguez, E. Saucedo Progress in Photovoltaics: Research & Applications 23, 1660 (2015)

Proyectos de investigación nacionales e internacionales

Título Página web Año inicio – Año fin
Coordinación del proyecto STARCELL: Advanced strategies for substitution of critical raw materials in photovoltaics. Programa H2020 Comisión Europea (Ref. 720907). www.starcell.eu 2017-2019
Coordinación del proyecto INFINITE-CELL: International cooperation for the development of cost efficient kesterite/c-Si thin film next generation tandem solar cells. Programa MSCA RIE H2020 de la Comisión Europea (Ref 777968). www.infinite-cell.eu 2017-2021
Coordinación del proyecto TECH4WIN: Disruptive sustainable technologies for next generation PV windows. Programa H2020 de la Comisión Europea (Ref. 826002) 2018-2022
Coordinación del proyecto DURACIS: Advanced global encapsulation solutions for long term stability in industrial flexible Cu(In,Ga)Se2 photovoltaic technology. Programa Europeo SOLAR-ERA.NET (Ref. PCIN-2017-041). www.duracis-solareranet.com 2017-2020
Proyecto SuperPV: Cost reduction and enhanced perfromance of PV systems. Programa H2020 de la Comisión Europea (Ref. 792245). www.superpv.eu 2018-2022
Proyecto FOTOSENS: Nuevos procesos industriales sostenibles para la producción de dispositivos fotovoltaicos competitivos integrables en sensores y sistemas autónomos. Programa Retos Colaboración 2017 (Ref. RTC-2017-5857-3). 2018-2021
Proyecto WINCOST: Tecnologías de calcogenuros de banda prohibida ancha para aplicaciones de Energía Solar de bajo coste y alta eficiencia (Ref. ENE2016-80788-C5-1-R). Programa Retos Investigación 2016 . 2016-2019
Proyecto IGNITE: Dispositivos híbridos de Silicio/Calcogenuro de capa delgada para tecnologías fotovoltaicos sostenibles de bajo coste y muy alta eficiencia. Programa Retos Investigación 2017 (Ref. ENE2017-87671-C3-1-R). 2018-2020

Presencia en asociaciones nacionales e internacionales

[plegar]


Power Systems Research Group (PS)

Tecnología
  • Sistemas fotovoltaicos
Cadena de Valor
  • Equipamiento - BoS
  • Sistemas - plantas
  • Operación y mantenimiento (O&M)
Alineamiento con los objetivos del Set Plan
  • Set plan 2: Reduction of the cost of key technologies
  • Set plan 3: Further enhancement of lifetime, quality and sustainability
  • Set plan 4: Enabling mass realisation of "(near) Zero Energy Buildings" by Building-Integrated PV (BIPV)
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Principales capacidades

Responsable/s

Número de Investigadores: 1

Equipamiento

Software
Fabricación
Caracterización
Otros

Publicaciones relevantes recientes

Proyectos de investigación nacionales e internacionales

Presencia en asociaciones nacionales e internacionales

[plegar]