El CeMIE-Sol: CENTRO MEXICANO DE INNOVACIÓN EN ENERGÍA SOLAR Dr. Osvaldo Vigil Galán Escuela Superior de Física y Matemáticas Instituto Politécnico Nacional (IPN), 07738 México D. F., México. 4to Congreso Nacional de Investigación en Cambio Climático, 20-24 de octubre 2014 Dirección de Cómputo y Comunicaciones

Contenido Introducción Objetivos de Largo Plazo Elementos integradores del CeMIE-Sol La clave del Consorcio: formar una Red Nacional Diagrama del Consorcio de innovación Diagrama de la Estructura del Consorcio Diagrama de conformación del Grupo Directivo Miembros del Grupo Directivo Diagrama de la estructura operativa del CeMIE-Sol Equipo de ejecución de proyectos estratégicos Proyectos aprobados Proyectos en que participa la ESFM-IPN

Introducción Se pretende que los CeMIEs permitan al sector abatir las barreras y retos científicos y tecnológicos que enfrenta el país para el aprovechamiento sustentable de la energía. Para ello se concibe que los CeMIEs se integren como redes de formación de capacidades y recursos humanos; de vinculación y expansión del tejido científico-tecnológico-empresarial; y de visión, estrategia y prospectiva de la energía en México.

Objetivos de Largo Plazo La ordenación, integración, coordinación, gestión y desarrollo de investigación científica dirigida y orientada al cambio, asimilación, paquetes tecnológicos y desarrollo tecnológico. Expansión y consolidación de capacidades de investigación científica y tecnológica y la promoción de su uso, de modo colaborativo. Formación de recursos humanos. Innovación. Vinculación academia-industria. Fomento a la transferencia de tecnología. Estímulo al desarrollo de empresas tecnológicas. Fortalecimiento de capacidades de investigación y desarrollo tecnológico en las empresas del sector energético.

Elementos integradores del CeMIE-Sol Investigadores de las Instituciones de Educación Superior y de los Centros de Investigación públicos y/o privados. Proyectos en colaboración que incluyan a estudiantes e investigadores. Instalaciones de las Instituciones de Educación Superior o Centros de Investigación públicos y/o privados. Empresas interesadas en el uso comercial de los resultados de los proyectos desarrollados.

La clave del Consorcio: formar una Red Nacional Red de entidades académicas y empresariales para llevar a cabo investigaciones tecnológicas y de innovación, pruebas de sistemas y plantas pilotos; contando con instalaciones avanzadas y laboratorios en varias regiones del país. Se considera que la investigación y el desarrollo tecnológico en aspectos de energía solar se puede potenciar por la innovación tecnológica (DT+I)i.

Diagrama del Consorcio de innovación

DIAGRAMA DE LA ESTRUCTURA DEL CONSORCIO

DIAGRAMA DE CONFORMACIÓN DEL GRUPO DIRECTIVO MIEMBROS DEL GRUPO DIRECTIVO Centro de Investigación y Estudios Avanzados del IPN (CINVESTAV) Centro de Investigaciones en Materiales Avanzados (CIMAV) Instituto de Energías Renovables de la UNAM (IER-UNAM) Instituto de Investigaciones Eléctricas (IIE) Instituto Politécnico Nacional (IPN) Empresa Abengoa Además 2 representantes de las otras instituciones electos Invitados permanentes: CONACYT y SENER

DIAGRAMA DE LA ESTRUCTURA OPERATIVA DEL CeMIE-Sol

EQUIPO DE EJECUCIÓN DE PROYECTOS ESTRATÉGICOS Esta conformado por los líderes técnicos y administrativos de los proyectos. Estos estarán encargados de coordinar e informar del avance técnico y financiero de cada uno de los proyectos a los responsables Técnico y Administrativo del CeMIE-Sol.

PROYECTOS APROBADOS (8 etapas de 6 meses cada una) Número de Proyecto Nombre de proyecto Institución Líder 3 Producción de electricidad solar mediante sistemas de disco parabólico, a partir de fotoceldas de alta eficiencia y dispositivos termoiónicos avanzados UNISON 5 Desarrollo de tanques de almacenamiento de energía solar térmica ITESM/ Campus Monterrey 10 Combustibles solares y procesos industriales (COSOpi) Universidad Autónoma Metropolitana 13 Laboratorio de pruebas para baja y media temperatura, laboratorio para el diseño e integración de sistemas termosolares asistido por computadora Centro de Investigación en Materiales Avanzados SC 16 Inventario nacional del recurso solar (mapa solar) Instituto de Geofísica UNAM 18 Materiales selectivos y reflejantes para sistemas de conversión de energía solar en energía térmica Centro de Investigación y Estudios Avanzados- IPN 21 Recubrimientos autolimpiables de alto desempeño para superficies fotovoltaicas 22 Diseño y desarrollo de dispositivos fotovoltaicos a base de InGaN y estructuras de celdas multibanda de GaNAs UASLP

Número de Proyecto Nombre de proyecto Institución Líder 26 Procesamiento de celdas solares de CdS/Cu (In, Ga) Se2 y CdS/Cu2ZnSnS4 para su transferencia tecnológica al sector industrial Instituto Politécnico Nacional / Unidades Académicas de Nivel Superior / Escuela Superior de Física y Matemáticas 28 Nanotecnología aplicada en el desarrollo de películas delgadas y prototipo de celdas solares Centro de investigaciones en Óptica AC 30 Desarrollo de prototipos de módulos solares fotovoltaicos basados en celdas solares de capa delgada de silicio amorfo y polimorfo nano-estructurado Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del I.P.N./ Departamento de Ingeniería Eléctrica 31 Materiales nanoestructurados avanzados para celdas fotovoltaicas híbridas orgánicas/inorgánicas de alta eficiencia Centro de Investigación en Materiales Avanzados SC 32 Nanoantenas termoeléctricas con alta eficiencia para el aprovechamiento de energía solar UASLP 37 Desarrollo de nuevos dispositivos fotovoltaicos y materiales semisuperconductores Universidad Autónoma de Querétaro / Facultad de Ingeniería (Química)

Número de Proyecto Nombre de proyecto Institución Líder 9 Desarrollo de sistemas de enfriamiento operados con energía solar Instituto de Energías Renovables de la UNAM 12 Desarrollo de captadores, sistemas solares y sistemas autocontenidos de baja temperatura con materiales novedosos para México 25 Desarrollo de prototipos de módulos fotovoltáicos de CdTe/CdS en área de 100 cm2 con eficiencia en el rango de 10% y de sistemas asociados para la fabricación del mismo para su futura transferencia tecnológica 27 Desarrollo y fabricación de módulos de celdas solares de TiO2 sensibilizadas con colorante (DSC) y puntos cuánticos (QDs), y de orgánicas fotovoltaicas (OPVs) 29 Desarrollo de un laboratorio Nacional para la evaluación de la conformidad de módulos y componentes de sistemas e instalaciones fotovoltaicas LANEFV 35 Investigación y desarrollo de celdas solares con materiales novedosos 39 Desarrollo de un inventario permanente de los sistemas fotovoltaicos instalados a nivel nacional. 43 Laboratorio de edificaciones sustentables para desarrollo y evaluación de sistemas pasivos

TOTAL DE PROYECTOS APROBADOS: 22 No. DE PROYECTOS QUE LIDERA CADA INSTITUCIÓN Institución IER 8 (36.5%) CIMAV 3 (14%) CIACYT 2 (9%) Centro de Investigaciones en Optica AC 1 (4.5%) Universidad Autónoma de Querétaro Universidad Autónoma Metropolitana Cinvestav-Zacatenco Cinvestav -Mérida ITESM/ Campus Monterrey Instituto Geofísica-UNAM UNISON ESFM-IPN

No. DE PROYECTOS EN QUE PARTICIPA CADA INSTITUCIÓN

Instituciones de Educación y Centros de Investigación 57 Concentrado de participación Instituciones de Educación y Centros de Investigación 57 Empresas involucradas 10 Instituciones lideres de proyectos 12 Instituciones extranjeras participantes 9 Vinculos entre los proyectos 109 Académicos participantes. 308

Proyectos en que participa la ESFM-IPN Título: “Procesamiento de celdas solares de CdS/Cu(In,Ga)Se2 y CdS/Cu2ZnSn(SxSe1-x)4 para su transferencia tecnológica al sector industrial” Institución líder en colaboración con seis instituciones más: IER, Tecnológico Toluca, Cinvestav-Mérida, Cinvestav-Zacatenco, Cinvestav-Saltillo, IF-BUAP Objetivo: Desarrollo de celdas solares basadas en materiales no tóxicos y abundantes. Presupuesto: 20 millones de pesos

Título: “Desarrollo de prototipos de módulos fotovoltáicos de CdTe/CdS en área de 100 cm2 con eficiencia en el rango de 10% y de sistemas asociados para la fabricación del mismo para su futura transferencia tecnológica” En colaboración con tres instituciones: IER (institución líder) y el Cinvestav-Mérida. Objetivo: Desarrollo de celdas solares a películas delgadas basadas en CdS y CdTe Presupuesto: 25 millones de pesos

Celdas solares de segunda generación Eficiencia: En la tabla se muestra los valores de eficiencia de las celdas solares de segunda generación, procesadas en los laboratorios y en la industria. Las celdas solares de mayores eficiencias reportadas hasta el momento a nivel de laboratorio están por debajo de sus límites teóricos (30%). Tipo de celda Eficiencia en células (%) Eficiencia en módulos (%) A-Si:H 15 9 CdTe 20.4 CuInGaSe2 22.6 16 Cu2ZnSn(Sse)2 11.4 10.8 (14 cm2) Costo: Primera generación: USA $4,75/Watt (silicio cristalino y policristalino). Segunda generación: USA $0,60/Watt

Reservas estimadas en México (toneladas métricas) Abundancia relativa y el precio actual en el mercado mundial de algunos elementos constituyentes de los compuestos utilizados en la tecnología de película delgada. También se muestran las reservas estimadas en México. Elemento Reserva (ppm) Precio ($/Kg) Reservas estimadas en México (toneladas métricas) Te 0.001 168.0 * In 0.05 700.0 Se 300.0 2,500 Zn 71 135.0 17,000 Cd 0.098 100.0 35,000 Cu 25 10.0 25,000 S 260 3.0 Sn 5.5 0.2 5000 *Reservas no declaradas

Gracias por su atención En ambos proyectos el objetivo fundamental es desarrollar procesos tecnológicos a nivel de laboratorio basados en el estado de arte internacional, como en los aportes en innovaciones que garanticen su transferencia al sector industrial. . Gracias por su atención