VERIFICAR LA RENTABILIDAD DE LA PRODUCCIÓN NANOTECNOLOGICA DE CELDAS DELGADAS FOTOVOLTAICAS CIGS A PARTIR DE COBRE, INDIO, GALIO Y DISELENIO.

24/09/15

VERIFICAR LA RENTABILIDAD DE LA PRODUCCIÓN NANOTECNOLOGICA DE CELDAS DELGADAS FOTOVOLTAICAS CIGS A PARTIR DE COBRE, INDIO, GALIO Y DISELENIO

Objetivo general

Encontrar una solución a la escases actual de Energía en el mundo afectado durante el presente Siglo XXI la contaminación ambiental progresiva por el uso inadecuado de combustibles fósiles. Ello se ha traducido en la masificación de investigaciones en el campo de la Energía Solar. Las celdas fotovoltaicas de película delgada muestran un creciente desarrollo tecnológico, dado su bajo costo, traduciéndose como una solución a corto y mediano plazo a las necesidades de energía del mundo moderno. Por ser ambientalmente libres de contaminación con un combustible abundante y gratuito hacen que su aceptación sea sustentable.

Objetivos específicos

Lograr el conocimiento dentro del marco teórico sobre Celdas Fotovoltaicas de una manera suficiente para iniciar la investigación buscando con ello la producción en León, Guanajuato, México de dichas Celdas. Ello se traducirá en la autosuficiencia Energética en el Campo de la Energía Solar, dejando la dependencia biotecnológica hacia otras naciones.

Introducción

Dadas las últimas investigaciones sobre la producción de películas delgadas fotovoltaicas se hace necesario empezar las investigaciones para lograr en México el desarrollo de ésta tecnología, ya que se desarrolla el ensamble de los paneles pero no la ciencia de las celdas solares.

Justificación

Desde el año 2012 se empezaron a desarrollar nuevas tecnologías en este campo, todas ellas orientadas a abaratar el costo de las instalaciones fotovoltaicas. Todo indica que el objetivo se ha cumplido con la irrupción de la tecnología CIGS, cuyos costos en términos de US$ vatios es del orden de 0.90 centavos de dólar americano. Con ello se igualó al costo de la generación por térmicas en términos de equipos pero con la indiscutible ventaja que no requieren de combustibles fósiles, su energía es limpia y además gratuita, sin embargo la fabricación depende de las zonas en la que existe mayor conciencia ecológica y es donde se fabrican, por otro lado existen países que se han ido adaptando a la demanda y la tecnología tanto que ha pasado por todo el mundo, por lo que fabricar celdas solares no depende de las cuestiones políticas si no de la capacidad de crear un negocio con fines de lucro y dejando la dependencia a otros países.

Sin embargo consiste en fabricar las celdas fotovoltaicas mas rentablemente que importando cada Kilogramo ya que las empresas que importan las celdas fotovoltaicas no pagan aranceles de importación por lo que quiere decir que solo pagan la devaluación del peso con respecto a otra moneda y los costos de embarque ,sin contar tiempos y toda la logística de importación desde salida de la fabrica hasta la llegada con el cliente.

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Marco Teórico

1. Electromagnetismo

Entender la naturaleza de la Luz y el fenómeno fotoeléctrico implica tener conocimientos de electromagnetismo porque ella es de naturaleza electromagnética. Por lo tanto iniciaremos el estudio del Presente Marco Teórico con el estudio de la Teoría Electromagnética. Ella sin embargo aun se encuentra en una etapa de “teoría” por cuanto su misma naturaleza aun no se ha dilucidado con claridad. Sin embargo ha estado con nosotros desde los inicios de la era de formación de los planetas, soles y galaxias, por ser ella misma la materia prima de la formación de ellos.

El electromagnetismo hace parte de una de las 4 fuerzas de la naturaleza, como lo son la gravedad, las fuerzas nucleares fuertes y débiles y el mismo electromagnetismo. Sin embargo todas ellas confluyen con una fuerza primaria que al parecer es el electromagnetismo. Por ello podemos concluir que en la naturaleza el elemento primario es el electromagnetismo como elemento constitutivo de todas las demás fuerzas de la naturaleza y la condensación de la misma daría formación a la masa. El estudio de las Fuerzas de la Naturaleza no será motivo de estudio en la presente Monografía. Solo estudiaremos el Electromagnetismo.

Después que Oersted descubrió que una corriente eléctrica genera un campo magnético, surgió la pregunta: Puede un campo magnético generar una corriente eléctrica? Recordemos que para la fecha la única fuente de electricidad era la pila de volta. Además los usos de la electricidad estaba confinada a los laboratorios de física y su aplicación práctica no era aun conocida como la conocernos hoy en día, donde su uso tiene infinidad de aplicaciones. No sé si los investigadores de la época previeron que el nacimiento del uso de la electricidad tendría las repercusiones industriales, económicas y sociales que se dieron en la posteridad. Ella cambió y desarrolló a la humanidad en 108 años lo que no había avanzado en 10.000 años de civilización. Y, todo a la electricidad, no sin desconocer otros inventos y desarrollo tecnológicos que a posteriori se dieron.

Como nuestra monografía se basa fundamentalmente en el desarrollo del marco teórico de todo aquello que gira alrededor del fenómeno FOTOELÉCTRICO, fundamento de la generación de las electricidad por medio de la luz solar, y siendo que ésta es una onda electromagnética ó corpúsculo sin masa, debemos profundizar en el conocimiento del electromagnetismo y conocer sus elementos teóricos y prácticos. Conociendo el espectro electromagnético podemos conocer esa pequeña franja de la luz visible por nuestro sentido.

Ella se encuentra en una pequeña franja por encima del infrarrojo de “baja energía” y por debajo del ultravioleta de alta energía. Sin embargo el interés es que dicha franja lleva suficiente energía para ser aprovechada en la producción de energía eléctrica en cantidades suficientes que obliguen al cambio de la actitud humana a usar energía limpia y barata. Es la premonición de lo que será el futuro en la producción y consumo de energía eléctrica toda ella producida por la energía de la luz solar. Ello hará posible el uso masivo del automóvil eléctrico al tener producción de hidrogeno igualmente económico.

La teoría del Electromagnetismo es uno de los capítulos más importantes del estudio de la naturaleza de la luz. Hoy se trata de designar como Luz todo el espacio electromagnético incluyendo la pequeña franja electromagnética de la luz visible. Ella ha contribuido al conocimiento actual de lo que es ella (la Luz).

El electromagnetismo analizado en las postrimerías del siglo IXX es tal vez una de las mayores contribuciones al desarrollo tecnológico que hemos visto en siglo XX. Ella permitió el desarrollo de las telecomunicaciones, Televisión, telefonía celular y actualmente el desarrollo del internet. Fue James Clark Maxwell uno de los físicos teóricos del siglo XIX (1831-1879). Este físico inglés dio en 1865 a los descubrimientos, que anteriormente había realizado el genial autodidacta Michael Faraday (el que dio origen al electromagnetismo como una suma de asociaciones entre electricidad y magnetismo), el andamiaje matemático y logró reunir los fenómenos ópticos y electromagnéticos hasta entonces identificados dentro del marco de una teoría de reconocida hermosura y de acabada estructura.

Hay que reconocer que para entonces el electromagnetismo se encontraba aun dentro de un marco teórico, pues las ondas electromagnéticas aun no se conocían (dentro del conocimiento científico), las cuales son descubiertas 20 años más tarde por Heinrich Hertz (1857-1894 ), quien comprueba que las ondas que posteriormente se llamaron Hertzianas en su honor, y, cuyo origen electromagnético tenían las mismas propiedades que las ondas luminosas, estableciéndose con ello la identidad física entre ambos fenómenos. En la descripción que hace de su propuesta, Maxwell propugna que cada cambio del campo eléctrico engendra en su proximidad un campo magnético, e inversamente cada variación del campo magnético origina uno eléctrico.

Dado que las acciones eléctricas se propagan con velocidad finita de punto a punto, se podrán concebir los cambios periódicos - cambios en dirección e intensidad - de un campo eléctrico como una propagación de ondas. Tales ondas eléctricas están necesariamente acompañadas por ondas magnéticas indisolublemente ligadas a ellas.

Los dos campos, eléctrico y magnético, periódicamente variables, están constantemente perpendiculares entre sí y a la dirección común de su propagación. Son, pues, ondas transversales semejantes a las de la luz.

Por otra parte, las ondas electromagnéticas se transmiten, como se puede deducir de las investigaciones de Weber y Kohlrausch, con la misma velocidad que la luz. De esta doble analogía, y haciendo gala de una espectacular volada

especulativa Maxwell termina concluyendo que la luz consiste en una perturbación electromagnética que se propaga en el éter (posteriormente se comprobó la inexistencia del éter). Se concluye en algo importante para el desarrollo de la física cuántica: Ondas eléctricas y ondas luminosas son fenómenos fuertemente correlacionados.

Sin embargo las ondas eléctricas en general necesitan un medio físico para sus propagación, ó pueden viajar en vacío pero frente a una diferencia de potencial alto y en distancias cortas, un ejemplo de ello son los rayos catódicos los rayos de las tormentas eléctricas. Recordemos que para la fecha no se habían descubierto las ondas hertzianas y el uso de la electricidad estaba en una fase de inicio en sus aplicaciones. Aclaramos que la luz como tal ha existido y por lo tanto su identificación como ondas electromagnéticas no se había dilucidado como tales por el desconocimiento e identificación como ondas electromagnéticas.

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