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PID2020-115719RB-C22

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DISPOSITIVOS DE GERMANIO DE ALTA DENSIDAD DE POTENCIA PARA APLICACIONES TERMOFOT...

DISPOSITIVOS DE GERMANIO DE ALTA DENSIDAD DE POTENCIA PARA APLICACIONES TERMOFOTOVOLTAICAS DE BAJO COSTE ESTE SUBPROYECTO SE CENTRA EN EL DESARROLLO DE DISPOSITIVOS TERMOFOTOVOLTAICOS DE ALTA DENSIDAD DE POTENCIA Y SU CARACTERIZACION EN CONDICIONES REALES DE OPERACION. LOS DISPOSITIVOS TERMOFOTOVOLTAICOS CONVIERTEN LA RADIACION TERMI... ver más

01/01/2020

UPM

290K€

Presupuesto del proyecto: 290K€

Líder del proyecto

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID No se ha especificado una descripción o un objeto social para esta compañía.

Total investigadores 3948

Fecha límite participación Sin fecha límite de participación.

Financiación concedida El organismo AGENCIA ESTATAL DE INVESTIGACIÓN notifico la concesión del proyecto el día 2020-01-01 No tenemos la información de la convocatoria

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Características del participante

Este proyecto no cuenta con búsquedas de partenariado abiertas en este momento.

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Participantes

UPM

Lider

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Líder del proyecto

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID No se ha especificado una descripción o un objeto social para esta compañía.

Total investigadores 3948

Presupuesto del proyecto 290K€

Fecha límite de participación Sin fecha límite de participación.

Descripción del proyecto ESTE SUBPROYECTO SE CENTRA EN EL DESARROLLO DE DISPOSITIVOS TERMOFOTOVOLTAICOS DE ALTA DENSIDAD DE POTENCIA Y SU CARACTERIZACION EN CONDICIONES REALES DE OPERACION. LOS DISPOSITIVOS TERMOFOTOVOLTAICOS CONVIERTEN LA RADIACION TERMICA INCANDESCENTE DIRECTAMENTE EN ELECTRICIDAD, POR LO QUE PUEDEN UTILIZARSE EN UN ABANICO MUY AMPLIO DE APLICACIONES, DESDE LA RECUPERACION DE CALOR PERDIDO EN PROCESOS INDUSTRIALES, HASTA LA GENERACION DE ELECTRICIDAD EN SISTEMAS DE ALMACENAMIENTO TERMICO DE ALTA TEMPERATURA. EN LOS ULTIMOS AÑOS, LOS DISPOSITIVOS TERMOFOTOVOLTAICOS HAN ALCANZADO EFICIENCIAS SUPERIORES AL 30%, CONVIERTIENDOSE ASI EN EL DISPOSITIVO DE ESTADO SOLIDO MAS EFICIENTE PARA CONVERTIR EL CALOR EN ELECTRICIDAD. SIN EMBARGO, LOS DISPOSITIVOS ACTUALES REQUIEREN DE SEMICONDUCTORES DE MUY ALTO COSTE (COMO EL INP Y EL INGAAS) Y PRODUCEN DENSIDADES DE POTENCIA MUY LIMITADAS (< 0.1 W/CM2) PARA LA MAYORIA DE APLICACIONES TERMICAS (TEMPERATURAS INFERIORES A LOS 800ºC). EN ESTE PROYECTO DESARROLLAREMOS UN DISPOSITIVO TERMOFOTOVOLTAICO DE CAMPO CERCANO BASADO EN SEMICONDUCTORES DE BAJO COSTE (GERMANIO) EN LOS QUE LA CELULA (FRIA) Y EL EMISOR (CALIENTE) SE COLOCARAN A DISTANCIAS NANOMETRICAS (100 -1000 NM), DE MODO QUE SE ESTABLEZCA UNA TRANSFERENCIA DE MODOS FOTONICOS EVANESCENTES ENTRE AMBOS QUE CAUSE UN AUMENTO SIGNIFICATIVO DE LA DENSIDAD DE POTENCIA GENERADA. MEDIANTE ESTA ESTRATEGIA, ESTUDIOS EXPERIMENTALES RECIENTES HAN LOGRADO PROBAR UN AUMENTO DE LA POTENCIA DE HASTA 40 VECES. PERO ESTAS PRUEBAS SE HAN REALIZADO A ESCALAS EXTREMADAMENTE PEQUEÑAS Y SUS EFICIENCIAS SON AUN REDUCIDAS (<14%). NUESTRO OBJETIVO ES LOGRAR UN DISPOSPOSITIVO DE AREA SIGNIFICATIVA (~1 CM2) QUE PRODUZCA AL MENOS 1 W/CM2 A TEMPERATURAS MENORES A LOS 800ºC Y CON UNA EFICIENCIA SUPERIOR AL 15%. PARA ELLO, DESARROLLAREMOS CELULAS DE GERMANIO DE CONTACTO POSTERIOR MEDIANTE EL ALEADO LASER DE CONTACTOS PUNTUALES A TRAVES DE DIELECTRICOS Y USANDO SPIN-ON-DOPANTS COMO FUENTES DE DOPANTE. LA OPTIMIZACION DE ESTOS DISPOSITIVOS INCLUYE EL DEPOSITO DE CAPAS DIELECTRICAS PASIVANTES EN AMBAS CARAS DEL DISPOSITIVO (QUE PERMITAN MAXIMIZAR LA COLECCION DE PORTADORES MINORITARIOS) Y EL PROCESADO Y DISPOSICION DE LOS CONTACTOS PUNTUALES EN LA PARTE POSTERIOR (QUE MINIMICEN LAS PERDIDAS POR RESISTENCIA SERIE Y MAXIMICEN LA REFLEXION DE LOS FOTONES NO ABSORBIDOS EN LA CELULA). AL TENER LOS CONTACTOS EN LA PARTE POSTERIOR, ESTAS CELULAS PERMITIRAN LA INCOPORACION DE UN EMISOR A DISTANCIAS NANOMETRICAS DE LA SUPERFICIE FRONTAL. PARA ELLO, INCORPORAREMOS UNA MATRIZ DE NANO-ESPACIADORES CERAMICOS QUE CREEN UNA INTERFAZ CON UNA CONDUCTVIDAD TERMICA EFECTIVA INFERIOR A 0.01 MW/M-K. DE ESTA FORMA, LA PRINCIPAL CONTRIBUCION A LA TRANSFERENCIA DE CALOR ENTRE EL EMISOR Y LA CELULA SERAN LOS MODOS FOTONICOS EVANESCENTES. MEDIANTE UNA COMBINACION DE TECNICAS EXPERIMENTALES Y DE SIMULACION, EL PROYECTO TRATARA DE ENCONTRAR LOS MATERIALES Y LA DISPOSICION GEOMETRICA DE LOS NANO-ESPACIADORES QUE PERMITAN AUMENTAR LA EFICIENCIA Y DENSIDAD DE POTENCIA DE ESTOS DISPOSITIVOS. LA EFICIENCIA SE MEDIRA EN CONDICIONES DE VACIO Y A ALTAS TEMPERATURAS MEDIANTE UN METODO RECIENTEMENTE PROPUESTO POR EL EQUIPO DE INVESTIGACION. LOS RESULTADOS SE UTILIZARAN PARA REALIZAR EL ESTUDIO TECNO-ECONOMICO DE DOS POSIBLES APLICACIONES DE ESTA TECNOLOGIA: LA RECUPERACION DE CALOR EN PROCESOS INDUSTRIALES, Y EL ALMACENAMIENTO DE ENERGIA A ALTAS TEMPERATURAS. ERMOFOTOVOLTAICO\CAMPO CERCANO\GERMANIO\CONTACTOS SELECTIVOS

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