Transición Estructural

http://web.mit.edu/newsoffice/2012/infrared-photovoltaic-0621.html

Nuevas células fotovoltaicas que son capaces de aprovechar el infrarrojo.


All-carbon solar cell harnesses infrared light

New type of photovoltaic device harnesses heat radiation that most solar cells ignore.


About 40 percent of the solar energy reaching Earth’s surface lies in the near-infrared region of the spectrum — energy that conventional silicon-based solar cells are unable to harness. But a new kind of all-carbon solar cell developed by MIT researchers could tap into that unused energy, opening up the possibility of combination solar cells — incorporating both traditional silicon-based cells and the new all-carbon cells — that could make use of almost the entire range of sunlight’s energy.

“It’s a fundamentally new kind of photovoltaic cell,” says Michael Strano, the Charles and Hilda Roddey Professor of Chemical Engineering at MIT and senior author of a paper describing the new device that was published this week in the journal Advanced Materials.

The new cell is made of two exotic forms of carbon: carbon nanotubes and C60, otherwise known as buckyballs. “This is the first all-carbon photovoltaic cell,” Strano says — a feat made possible by new developments in the large-scale production of purified carbon nanotubes. “It has only been within the last few years or so that it has been possible to hand someone a vial of just one type of carbon nanotube,” he says. In order for the new solar cells to work, the nanotubes have to be very pure, and of a uniform type: single-walled, and all of just one of nanotubes’ two possible symmetrical configurations.

Other groups have made photovoltaic (PV) cells using carbon nanotubes, but only by using a layer of polymer to hold the nanotubes in position and collect the electrons knocked loose when they absorb sunlight. But that combination adds extra steps to the production process, and requires extra coatings to prevent degradation with exposure to air. The new all-carbon PV cell appears to be stable in air, Strano says.

The carbon-based cell is most effective at capturing sunlight in the near-infrared region. Because the material is transparent to visible light, such cells could be overlaid on conventional solar cells, creating a tandem device that could harness most of the energy of sunlight. The carbon cells will need refining, Strano and his colleagues say: So far, the early proof-of-concept devices have an energy-conversion efficiency of only about 0.1 percent.

But while the system requires further research and fine-tuning, “we are very much on the path to making very high efficiency near-infrared solar cells,” says Rishabh Jain, a graduate student who was lead author of the paper.

Because the new system uses layers of nanoscale materials, producing the cells would require relatively small amounts of highly purified carbon, and the resulting cells would be very lightweight, the team says. “One of the really nice things about carbon nanotubes is that their light absorption is very high, so you don’t need a lot of material to absorb a lot of light,” Jain says.

Typically, when a new solar-cell material is studied, there are large inefficiencies, which researchers gradually find ways to reduce. In this case, postdoc and co-author Kevin Tvrdy says, some of these sources of inefficiency have already been identified and addressed: For instance, scientists already know that heterogeneous mixtures of carbon nanotubes are much less efficient than homogeneous formulations, and material that contains a mix of single-walled and multiwalled nanotubes are so much less efficient that sometimes they don’t work at all, he says.

“It’s pretty clear to us the kinds of things that need to happen to increase the efficiency,” Jain says. One area the MIT researchers are now exploring is more precise control over the exact shape and thickness of the layers of material they produce, he says.

The team hopes that other researchers will join the search for ways to improve their system, Jain says. “It’s very much a model system,” he says, “and other groups will help to increase the efficiency.”

But Strano points out that since the near-infrared part of the solar spectrum is currently entirely unused by typical solar cells, even a low-efficiency cell that works in that region could be worthwhile as long as its cost is low. “If you could harness even a portion of the near-infrared spectrum, it adds value,” he says.

Strano adds that one of the paper’s anonymous peer reviewers commented that the achievement of an infrared-absorbing carbon-based photovoltaic cell without polymer layers is the realization of “a dream for the field.”

Michael Arnold, an assistant professor of materials science and engineering at the University of Wisconsin at Madison who was not involved in this research, says, “Carbon nanotubes offer tantalizing possibilities for increasing the efficiency of solar cells and are kind of like photovoltaic polymers on steroids.” This work, he says, “is exciting because it demonstrates photovoltaic power conversion using an active layer that is entirely made from carbon.” He adds, “This seems like a very promising direction that will eventually allow for nanotubes’ promise to be more fully harnessed.”

The work also involved MIT graduate students Rachel Howden, Steven Shimizu and Andrew Hilmer; postdoc Thomas McNicholas; and professor of chemical engineering Karen Gleason. It was supported by the Italian company Eni through the MIT Energy Initiative, as well as the National Science Foundation and the De

Apuesta interesante y bastante inteligente, si hacen eso los EEUU, liberarán 1 GTm de carbones que hoy dedican a generación eléctrica y con esa cantidad por Fischer-Tropsch se pueden extraer hidrocaruburos líquidos equivalentes a 8 Mbd, que no está nada mal.  Y su estructura urbana dispersa favorece muchísimo la independencia doméstica mediante FV y algún otro complemento, y dada la afición de los americanos a todo lo que suene a independencia y libertad, el marketing ya casi está hecho.

Segun la base de datos de BP, los EEUU producen aproximadamente 1GTm de carbon al año, lo que equivale a 556Mtep o 11,5mbd.  Para obtener  8mbd de hidrocarburos liquidos  se necesitaria que el Proceso Fischer-Tropsch  tuviese un rendimiento del 70%.
Desgraciadamente el rendimiento esta entre el 30% y el 50%.
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ef9009185

Es decir, solo se podría obtener entre 3,5 y 5,75mbd, cuando los EEUU están consumiendo 19mbd de petroleo.

Recapitulando, habria que instalar 600GW eolicos y otros tantos solares,. para conseguir liberar el carbon, Luego construir un gran numero de costosas y complejas plantas Fisher- Tropch para convertir el carbon en carburantes.
Todo este descomunal esfuerzo realizado durante 4 decadas.... para conseguir reducir el consumo de petroleo en un 20%.

Es mucho mas sencillo poner impuestos a la gasolina, y que los coches sea mas pequeños y eficientes.
No tiene ningún sentido llevar a cabor ese impresionante y ambicioso programa energetico para seguir utilicando un transporte sumamente ineficiente.

Lo que tienen que hacer es usar menos los coches, Desarrollar un modelo de urbanismo mas racional y no ligado a la utilizacion del coche.
Coches mas pequeños y mas eficientes.
Empleo de coches electricos.

Noticia interesante, seria importante saber el precio que va a tener finalmente, cuanto pueden generar y almacenar etc

http://generatuenergia.com/2012/02/28/amrita-smart-teja-solar-fotovoltaica-genera-y-almacena-electricidad/

Investigadores del Centro de Nanociencias Amrita (Kerala, India) han trabajado en un proyecto para desarrollar la primera teja fotovoltaica que también almacena la energía que produce.

El equipo de científicos ha estado dirigido por Shanti Nair y Gopad Vinod, y han denominado a la teja solar fotovoltaica “Amrita Smart”. Pesa tan sólo 200 gramos, estará disponible en el mercado dentro de 2 años, y es desde luego un gran avance que evita el uso de costosas baterías.

Como cualquier sistema solar convencional, la teja recolecta energía durante el día, con la ventaja de que también la almacena, pudiendo usarse la energía obtenida en el momento que sea necesario, por ejemplo para recargar teléfonos móviles, ordenadores personales o iluminar una vivienda.

Esta invención, de cumplir con todas las expectativas que ofrece, será un producto notable ya que además será barata, eficiente y fácil de instalar, pues es un producto integrado, según indican sus desarrolladores. Se podrá utilizar en los hogares generando energía sostenible, llevando la electricidad a muchos lugares que ahora no cuentan con ella, además de evitar emisiones de CO2 en la generación, y pérdidas de energía durante el transporte.

Fue mostrada al público en la Conferencia Internacional NANOSOLAR 2012, que se ha desarrollado en Ernakulam, la ciudad industrial de Kerala

http://www.energias-renovables.com/articulo/ebay-confia-en-pilas-de-combustible-con

eBay elige pilas de combustible con biogás para su mayor central de datos
Javier RicoViernes, 22 de junio de 2012


Bloom Energy instalará sus pilas de combustible en la mayor central de datos que la multinacional de las subastas por internet, eBay, va a construir en Utah (Estados Unidos). Las células de Bloom Energy son flexibles y permiten su abastecimiento con todo tipo de combustibles, incluidos los de origen renovable, de ahí que se haya decantado por el biogás. Hace un año ya instaló las mismas pilas en otro servidor de una empresa de telecomunicaciones japonesa, NTT Comunications, también abastecidas con el biogás producido a partir de residuos de explotaciones lecheras.

Desde la multinacional de las subastas consideran la futura central de datos de Utah como su buque insignia, de ahí que hayan decidido apostar por las renovables. Gracias al acuerdo con Bloom Energy, las renovables, que hasta ahora aparecían como un complemento en la generación de electricidad que abastece a estos grandes centros de datos de eBay, se convierten en el principal suministro energético, y solo utilizará la red eléctrica convencional como apoyo. En este caso, las pilas de combustible almacenarán la electricidad procedente de la generación de biogás.

La instalación, que se prevé que entre en funcionamiento a mediados de 2013, se compone de 30 servidores con una capacidad total de 6 MW, y las pilas de combustible son de óxido sólido (SOFC, en sus siglas en inglés), una de las diversas tecnologías que se emplean en su fabricación y que Bloom Energy incorpora directamente en los servidores. Se prevé también que cada uno de los servidores genere 1,75 GW/hora de electricidad al año. Para limitar al máximo la pérdida de energía, aseguran que se construirána escasa distancia de la instalación principal “y estarán en funcionamiento las 24 horas del día y 365 días al año”.

Para Bloom Energy, esta solución tecnológica y arquitectónica que emprende eBay es innovadora y revolucionaria: “una infraestructura del siglo XXI para las necesidades de la industria del siglo XXI”. La misma compañía ya instaló hace un año un sistema similar, pero más reducido (500 kW), en otra central de datos en California, en este caso de NTT Comunications. Al contar también con un suministro de electricidad a partir de biogás para las pilas de combustible, en concreto derivado del tratamiento de residuos de granjas lecheras, calculan que la producción total de 4,2 GW/hora al año de electricidad ha supuesto la reducción de 750 toneladas de emisiones de CO2.