ESTUDIO DEL ESTADO DEL ARTE: ENERGÍA SOLAR...

1 Introducción

INNCOMInnovación y Competitividad

ESTUDIO DEL ESTADO DEL ARTE:ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA

Octubre 2016www.inncom.com.mx

2 Introducción

ÍNDICE

Introducción

Objetivo

Resultados Obtenidos 3.1 Resultados Generales 3.2 Tendencias tecnológicas 3.3 Generación de energía solar fotovoltaica a gran escala

Panorama Internacional del Mercado de Energía Solar Fotovoltaica 4.1 Situación en México

Conclusiones

Anexo l: Metodología

Anexo ll: Patentes

Referencias

03

06

08092025

29

37

39

43

45

50

PG/

CAP. 1

CAP. 2

CAP. 3

CAP. 4

CAP. 5

CA

P. 1

IN

TRO

DU

CC

IÓN

CAP. 1Introducción

4 Introducción

El uso descontrolado de combustibles fósiles para la producción de electricidad ha provocado problemas de salud, lluvia ácida y aumento de concentración de dióxido de carbono en la atmósfera. Lo anterior, debido a las emisiones de gases de efecto invernadero que provocan su explotación. Con el fin de reducir estas emisiones, el uso de fuentes de energía sostenibles ha sido investigado en los últimos años, como es el caso de las tecnologías solares. Los sistemas de energía solar, tecnología dirigida a la conversión directa de energía proveniente del sol, han sido un tema de interés durante los últimos años. El uso de esta energía renovable ha ido en aumento gracias a los avances tecnológicos en la captación y conversión de energía, ocasionando que la tecnología tenga una mayor viabilidad comerciali. Actualmente, existen dos formas para la producción de electricidad por medio de energía solar: la energía solar fotovoltaica, la cual cuenta con una eficiencia de conversión de energía de alrededor del 20%, y la energía solar térmica, la cual cuenta con una eficiencia cerca del 80%.

La energía fotovoltaica consiste en la transformación directa de la radiación solar en electricidad mediante un dispositivo semiconductor conocido como celda fotovoltaica y es considerada la energía renovable con mayor potencial de crecimiento. Actualmente más de 100 países se encuentran en constante uso de esta fuente, en los cuales figuran China, Alemania, Japón y Estados Unidos. La energía fotovoltaica se utiliza principalmente para producir electricidad a gran escala a través de redes de distribución y abastecer viviendas.

En la actualidad existen tres generaciones de celdas fotovoltaicas. Las celdas fotovoltaicas elaboradas a partir de silicio monocristalino o policristalino son llamadas celdas de primera generación; éstas dominan el mercado de celdas solares debido a que su eficiencia de conversión alcanza hasta el 24.7% cuando es elaborado con silicio cristalino. El proceso de fabricación de este tipo de celdas solares es complejo, involucra etapas costosas y la energía que produce no compite con las fuentes de energía tradicionalesii. Estas desventajas han ocasionado que investigadores exploren nuevas alternativas en materiales para la generación de energía solar como películas delgadas exentas de silicio, fabricadas con celdas y módulos de teleruro de cadmio (CdTe), cobre-indio-galio-selenio (CIGS), arseniuro de galio (GaAs) y silicio amorfo (a-Si). Este tipo de películas comprenden las celdas fotovoltaicas de segunda generación y alcanzan eficiencias hasta del 20.3%. Posteriormente surgieron las celdas fotovoltaicas de tercera generación en las que se utilizan materiales orgánicos, plásticos, concentrados fotovoltaicos y celdas de multi-unión que pueden tener eficiencias de conversión de energía de hasta el 12% para celdas PV orgánicas y eficiencias superiores al 42.3% para ciertas celdas solares de multi-unióniii.

Según el estudio de REN 21 (Renewable Energy Policy Network for the 21st Century)iv el mercado de energía solar fotovoltaica ha experimentado un crecimiento histórico en el 2015, con un crecimiento de nueva capacidad fotovoltaica del 25%, con respecto al 2014, lo que corresponde a 50 GW, o el equivalente a 185 millones de paneles solares, alcanzando en el 2015 una capacidad instalada de 227 GW. Su mercado anual es aproximadamente diez veces más grande que la capacidad acumulada en la última década. Lo anterior, muestra el interés de los gobiernos y empresas en el establecimiento de este tipo de sistemas, por lo que se espera que el mercado y las instalaciones crezcan durante los próximos años.

Dicho crecimiento se encuentra relacionado a nuevas investigaciones y desarrollos para mejorar las características

1—INTRODUCCIÓN

5 Introducción

y funciones de los sistemas fotovoltaicos actuales o crear nuevos componentes, como celdas fotovoltaicas mejoradas, recubrimientos, transformadores, etc., que puedan atacar las desventajas de estos sistemas, con respecto a las energías no renovables. Por lo anterior, en este reporte se presentan los últimos desarrollos y las principales tendencias tecnológicas en el tema de energía solar fotovoltaica de los últimos años.

CA

P. 2

OB

JETI

VO

CAP. 2Objetivo

7 Objetivo

El objetivo del estudio es identificar las principales tendencias tecnológicas involucradas en la investigación y desarrollo de energía solar fotovoltaica, mediante la elaboración de un estudio del estado del arte en patentes.

Los objetivos específicos son:

2—OBJETIVO

Identificar los principales solicitantes de patentes;

Determinar la tendencia de aplicación y publicación de patentes;

Identificar las oficinas de patentes con mayor número de solicitudes y publicaciones;

Identificar las principales tendencias tecnológicas en el tema de energía solar fotovoltaica;

Conocer la situación actual de la generación de electricidad en energía solar fotovoltaica a gran escala; y

Conocer el panorama actual del mercado de energía solar fotovoltaica.

CA

P.3

RES

ULT

AD

OS

OB

TEN

IDO

S

CAP. 3Resultados Obtenidos

9 Resultados Obtenidos

El análisis de tendencias tecnológicas se llevó a cabo mediante la búsqueda de información relevante en patentes. La búsqueda de patentes se realizó en los bancos de información de los documentos en trámite o ya otorgados de Estados Unidos, la Unión Europea, y diferentes bancos de datos de países como Japón, China, Taiwán, Canadá, entre otros; utilizando el software de Thomson Innovation.

Dentro de este capítulo, se presentan las tendencias en aplicación y publicación de patentes relacionadas al tema, así como las principales oficinas de patentes con el mayor número de solicitudes. También, se presentan cuáles son las empresas más importantes en el mundo en el desarrollo de celdas o paneles solares fotovoltaicos. Asimismo, el capítulo presenta una clasificación de las patentes de acuerdo al concepto inventivo que reclaman. Con esto, se puede observar cuáles son las tecnologías que se han desarrollado y cuáles están emergiendo, para así poder definir cuál es el panorama de las tecnologías actual.

3—RESULTADOS OBTENIDOS

3.1 - RESULTADOS GENERALESEn la búsqueda realizada del año 2013 a la fecha se obtuvieron un total de 19,975 patentes para el tema de energía solar fotovoltaica. Dichos documentos abarcan todas las solicitudes presentadas por los diferentes reclamantes alrededor del mundo. Esto quiere decir que la misma invención puede ser aplicada en más de un país y/o se patentan las continuas mejoras de dicho documento conforme pasan los años. De los 19,975 documentos denominadas “Universo” se realizó un análisis para hacer una depuración de patentes y seleccionar los documentos que representan al resto de las invenciones con la misma información. Este análisis arrojo un total de 12,803 patentes denominadas “Concepto Único”. Lo anterior se muestra en la Figura 1.

Figura 1. Número de patentes de universo y conceptos únicos de energía solar fotovoltaica

UNIVERSO19,975

CONCEPTOS 12,803


Figura 2. Aplicación y publicación de patentes por año en el período 20013-2016

8,000

7,000

6,000

5,000

4,000

3,000

2,000

1,000

-

2013 2014 2015 2016

Núm

ero

de p

aten

tes

Año de Aplicación Año de Publicación

Año de Aplicación / Publicación

Para términos de este reporte se utiliza el concepto “Año de aplicación”, como el año de presentación de una solicitud en una determinada oficina de patentes, a partir de la cual estará protegida la invención si ésta se aprueba y se publica. “Año de publicación” es el año en el que se publica la solicitud de patente, y generalmente ocurre 18 meses después de la fecha de aplicación.

A partir del universo de patentes, se presenta en la Figura 2 la tendencia de solicitud y publicación de patentes referente al tema de paneles solares fotovoltaicos. Se puede apreciar que la tendencia de aplicación se encuentra descendiendo. En el 2013 se presentó la mayor cantidad de aplicaciones con 7,493 documentos; sin embargo, a partir de este año, las aplicaciones han descendido, alcanzando en el 2015, 5,102 invenciones. A pesar de esto, las publicaciones han seguido una tendencia ascendente, alcanzando en el 2015 un total de 7,381 documentos publicados. Esto quiere decir que han disminuido las solicitudes de patentes, pero se han estado aprobando aquellas solicitadas anteriormente. Si durante los próximos años las aplicaciones siguen esta misma tendencia, se espera que la publicación de documentos disminuya.

* Los resultados del 2016 no son representativos, debido a que es el año sigue en curso.

La investigación a nivel mundial arroja las principales empresas en el campo dedicadas a la energía solar fotovoltaica. A partir de los documentos encontrados en la rama de Conceptos Únicos, se hace un análisis y posteriormente se muestra a las empresas líderes en investigación y desarrollo, junto con el número de patentes publicadas, así como el principal enfoque de sus patentes publicadas. En la Tabla 1 se muestran las diez empresas que tienen el mayor número de documentos relacionados con el tema.


STATE GRID CORP CHINA

COMMISSARIAT ENERGIE

ATOMIQUE

FIRST SOLAR

INTERNATIONAL BUSINESS MACHINES

CORP.

MITSUBISHI ELECTRIC CORP

State Grid es la empresa más grande de servicios eléctricos en el mundo.

Sus principales áreas de trabajo son la transmisión y distribución de electricidad en China y en los mercados extranjeros

CEA es una organización de investigación pública financiada por el gobierno francés; sus principales áreas de enfoque son el sector de energía, defensa, seguridad, tecnologías de

información y salud

First Solar es una manufacturera de sistemas fotovoltaicos de módulos de capa fina, paneles solares y proveedor

de plantas de energía fotovoltaicas. Además, ofrece servicios de apoyo que incluyen finanzas, construcción,

mantenimientos y reciclaje de paneles.

IBM fabrica y comercializa hardware, middleware y software. Ofrece

alojamiento y servicios de consultoría en áreas desde computadoras hasta

nanotecnología. Asimismo, sostiene el record de mayor número de patentes generadas por 23 años consecutivos.

Una empresa dedicada a la fabricación de productos electrónicos y equipos

eléctricos. Una de las mayores productoras de paneles solares

fotovoltaicos en el mundo.

• Control, monitoreo y pruebas de celdas fotovoltaicas. • Detalles mecánicos de los paneles, incluyendo recubrimientos anti-reflectivos y vidrio de protección. • Sistemas de interconexión y transferencia de energía.

• Dispositivos sensibles a la radiación para la conservación de energía. • Dispositivos semiconductores. • Procesos de multipasos para la manufactura de dispositivos electrónicos.

• Dispositivos sensibles a la radiación para la conservación de energía. • Dispositivos semiconductores. • Procesos de multipasos para la manufactura de dispositivos electrónicos.

• Dispositivos sensibles a la radiación para la conservación de energía. • Tecnologías de deposición de semiconductores. • Celdas solares fotovoltaicas y procesos de manufactura.

• Dispositivos sensibles a la radiación para la conservación de energía. • Paneles de colector solar para dispositivos híbridos. • Procesos de multipasos para la manufactura de dispositivos electrónicos

267

94

85

83

66

Tabla 1. Principales solicitantes de patentes en conceptos únicos

Empresa Descripción TecnologíasNo. de

patentes


WUXI TONGCHUN

NEW ENERGY TECH

SUNGROW POWER SUPPLY

CO LTD

CHANGZHOU TRINA SOLAR

ENERGY

CHENGDU JUHE TECHNOLOGY

CO LTD

SUNPOWER CORP

Empresa de alta tecnología especializada en I+D, producción, venta y servicio de post-venta de inversores de conexión a red de

sistemas fotovoltaicos. Actualmente, sus inversores ofrecen una eficiencia de

conversión del 97.8%.

Sungrow es un proveedor de tecnología, especialmente en inversores

de sistemas fotovoltaicos y equipos de almacenamiento de energía para diferentes plantas de energía en los

sectores residenciales, comerciales y nivel de servicios públicos.

La compañía se dedica a la energía solar y desarrolla y produce lingotes, obleas, celdas o módulos solares. En el 2014 produjo un total de 3.66 GW,

convirtiéndola en el principal proveedor mundial de módulos solares.

Información no disponible.

Empresa dedicada al diseño y manufactura de celdas fotovoltaicas de silicio cristalino de alta calidad, tejas y módulos fotovoltaicos, basado en una

tecnología de silicio.

• Colectores de radiación solar para celdas fotovoltaicas. • Detalles mecánicos de los panales, incluyendo recubrimientos anti-reflectivos y vidrio de protección. • Detalles mecánicos de celdas solares fotovoltaicas en estructuras de techo, así como detalles de las cajas de conexión, disposiciones de refrigeración y reparación de celdas o módulos.

• Dispositivos para la aplicación de sistemas híbridos (ej. Solar-eólica) para la generación de energía.• Invenciones relacionadas a arreglos de circuitos para la distribución de energía. • Convertidores DC-AC.

• Detalles mecánicos de celdas solares fotovoltaicas en estructuras de techo, así como detalles de las cajas de conexión, disposiciones de refrigeración y reparación de celdas o módulos.• Dispositivos sensibles a la radiación para la conservación de energía. • Detalles de celdas y paneles solares.

• Dispositivos sensibles a la radiación para la conservación de energía. • Concentradores de radiación solar para celdas fotovoltaicas. • Colectores de radiación solar para celdas fotovoltaicas.

• Dispositivos sensibles a la radiación para la conservación de energía. • Concentradores de radiación solar para celdas fotovoltaicas. • Celdas fotoeléctricas.

64

58

57

54

52

Empresa Descripción TecnologíasNo. de

patentes


En la Tabla 2, se muestran los principales solicitantes en el universo de patentes, en la cual se aprecian diferentes empresas líderes en el tema de interés. Se muestran ambos resultados con el propósito de mostrar que hay empresas, sociedades o investigadoras independientes que han patentado sus invenciones en diversos países o aplican constantes mejoras de las mismas. Las patentes tienen validez territorial, es decir, sólo se encuentran protegidas en el país donde se presenta, por lo tanto, se debe presentar en todos los países donde se desea proteger el uso exclusivo de la patente. Las compañías que están protegiendo una sola invención en diversos países o se encuentran modificando alguna generan un nuevo documento, con lo que se concluye que la patente dio origen a un producto o tecnología que se ha introducido al mercado o que resulto ser bastante exitosa.

De la tabla anterior, se puede apreciar que Commisariat Energie Atomique o CEA presenta 94 patentes como conceptos únicos y 331 documentos en el universo, es decir un número casi 4 veces mayor. De acuerdo a estos indicadores se puede inferir que dicha institución pública tiene una mayor cantidad de tecnologías disponibles a nivel global. Por otro lado, State Grid Corp China tiene 267 documentos denominados conceptos únicos y 300 documentos en el universo. Esto quiere decir que es una compañía que se ha dedicado a generar conocimiento y desarrollos relacionados con el tema, pero poco de ellos han sido protegidos en diversos países.

Como se mencionó anteriormente, las patentes son territoriales, es decir, que únicamente en el país donde se solicita la patente se cuenta con dicha protección, y no garantiza protección industrial en otros países. Es por ello, que cuando una tecnología es innovadora y cuenta con potencial de comercialización, los solicitantes buscan la protección en diferentes regiones, para asegurar sus derechos como inventores de la tecnología. Cada país cuenta con su oficina de patentes, por ejemplo, las patentes que se desean proteger en Estados Unidos se solicitan ante la USPTO (United States Patent and Trademark Office), en México sería ante el IMPI (Instituto Mexicano de la Propiedad Intelectual). Sin embargo, existen oficinas internacionales como la Organización Mundial de la Propiedad Intelectual (OMPI) y la Oficina Europea de Patentes (EPO).

Es importante mencionar que la OMPI y la EPO no son considerados territorios de protección de patentes. Por una parte, las patentes solicitadas en la OMPI se encuentran registradas bajo el Tratado de Cooperación en materia de Patentes (PCT o WO), el cual ofrece asistencia a los solicitantes que buscan protección internacional para sus invenciones. Este tratado permite que una vez que se haya solicitado una patente inicial en un país de residencia del solicitante, éste cuenta con doce meses a partir de su solicitud para solicitar el registro PCT, otorgándole dieciocho meses adicionales para proteger su invención, de manera independiente en cualquiera de los 148 países registrados en el tratado.

Por otra parte, los solicitantes que deciden solicitar la patente en la EPO, una vez que ésta haya sido otorgada, los

COMMISSARIAT ENERGIE ATOMIQUESTATE GRID CORP CHINA

FIRST SOLAR INCIBM

DOW GLOBAL TECHNOLOGIES LCCSUNPOWER CORP

SOLEXEL INC3M INNOVATIVE PROPERTIES CO

MITSUBISHI ELECTRIC CORPCENTRE NAT RECH SCIENT

331300254209193172132128102100

Tabla 2. Principales solicitantes de patentes - Universo

Empresa Número de patentes


Figura 3. Distribución de patentes de acuerdo a la oficina solicitada, 2013-2016

China

Estados Unidos

OMPI

Japón

EPO

Corea del Sur

Taiwan

Alemania

India

Francia

Resto del Mundo

48%

18%

9%

6%

5%

4%2%

5%1%

solicitantes deben de decidir en qué países representados por la Oficina Europea de Patentes van a proteger su invención, considerando que cada uno representa cuotas anuales de manutención de la patente, lo anterior se encuentra establecido en el Convenio de Múnich.

En la Figura 3 se presenta la distribución de las patentes de acuerdo a la oficina de patentes solicitada. Notablemente, China es el país con mayor tendencia a patentar abarcando el 48% del total de las invenciones. Seguido, se encuentra Estados Unidos con 18%, la OMPI con 9% y Japón con 6%. Con cifras menores a 5% se encuentra la EPO, Corea del Sur, Taiwán, Alemania, India y Francia.

Una patente puede ser solicitada en una o varias oficinas de patentes; sin embargo, no significa que la invención se generó en ese territorio. Utilizando el país de prioridad se puede conocer la oficina en donde se registró la primera invención de la familia de patentes. Lo anterior es de suma importancia debido a que, si en una oficina de patentes se han registrado diversas invenciones provenientes de otro territorio, se puede decir que es un país de interés para los solicitantes, ya sea por su relevancia en el mercado o por que cuenta con potencial de desarrollo.

En la Tabla 3 se muestra el número total de documentos registrados por oficina y posteriormente el origen de los documentos, con el propósito de identificar aquellos territorios con potencial en mercado. Se puede observar que en países como Japón, Corea del Sur, Taiwán e India se han solicitado diversos documentos provenientes de otras oficinas de patentes, en comparación con otras oficinas, por lo que dichos territorios cuentan con potencial en el mercado para la instalación de tecnologías de celdas solares fotovoltaicas. Asimismo, cabe destacar que China, Estados Unidos, Alemania y Francia son países líderes en I+D de celdas fotovoltaicas, debido a que la mayoría de sus solicitudes de patentes son originarias en ese mismo territorio. Lo anterior, se puede deber a que en dichos países el mercado de este tipo de tecnologías se encuentra estable. También, es importante mencionar que aunque China cuenta con el mayor número de solicitudes, no muestra la tendencia de patentar en otros países.


China: 8780Estados Unidos: 325Japón: 85Francia: 56EPO: 46Otros: 162

Estados Unidos: 2513Francia: 170Japón: 161EPO: 118Corea del Sur: 103Otros: 487

Estados Unidos: 905Francia: 174Japón: 155EPO: 92China: 88Otros: 478

Japón: 684Estados Unidos: 257Francia: 45Corea del Sur: 36EPO: 35Otro: 74

Estados Unidos: 273Francia: 132EPO: 96Alemania: 66Italia: 49Otro: 194

9515

3575

1895

1154

911

China

Estados Unidos

OMPI

Japón

EPO

Tabla 3. Oficina de origen de patentes publicadas en las principales oficinas de patentes

Origen de los documentosOficina de patentesDocumentos

publicados en la oficina de patentes


Corea del Sur: 447Estados Unidos: 131Japón: 29Francia: 29EPO: 25Otro: 47

Estados Unidos: 183Japón: 85Taiwán: 76EPO: 24Francia: 14Otro: 66

Alemania: 214Estados Unidos: 18Japón: 9China: 4Inglaterra: 3Otro: 11

Estados Unidos: 88India: 36Alemania: 24Francia: 16Japón: 10Otro: 44

Francia: 204Estados Unidos: 4EPO: 1China: 1

708

457

261

227

213

Corea del Sur

Taiwán

Alemania

India

Francia

Origen de los documentosOficina de patentesDocumentos

publicados en la oficina de patentes

El mapa que se muestra a continuación permite visualizar geográficamente qué países reclaman mayor número de invenciones y qué empresas son las más destacadas en el desarrollo referente a energía solar fotovoltaica. Primeramente, se puede observar que las regiones con mayor número de solicitud de patentes se encuentran en Europa y Asia-Pacífico, lo anterior, posiblemente se debe a la madurez en el mercado de Europa y al potencial de la región de Asia-Pacífico como impulsor del mercado de celdas solares fotovoltaicas. Asimismo, se pueden observar empresas importantes en el ramo como IBM, con patentes en Estados Unidos y Alemania; así como First Solar con invenciones protegidas en Estados Unidos, India y en la EPO.


ESTADOS UNIDOS – 3,775 IBM FIRST SOLAR INC COMMISARI AT ENERGIE ATOMIQUE CHIEN TSENG LU COK RONALD STEVEN

EPO - 911COMMISARI AT ENERGIE ATOMIQUE 3M INNOVATIVE PROPERTIES FIRST SOLAR INC LG CHEMICAL CENTRE NAT RECH SCIENT

INDIA - 227 FIRST SOLAR INC DOW GLOBAL TECHNOLOGIES SMA SOLAR TECHNOLOGY BOSCH GMBH ROBERT PHOENIX CONTACT GMBH

TAIWÁN - 457 TSMC SOLAR FSP TECHNOLOGY GTAT CORP 3M INNOVATIVE PROPERTIES UNIVERSITY MICHIGAN

OMPI - 1,895 INTEL CORPSAUDI ARABIAN OIL COHONEYWELL INT INCHOLCIM TECHNOLOGY LTDFISHER ROSEMOUNT SYSTEMS INC

CHINA - 9,515STATE GRID CORP WUXI TONGCHUN NEW ENERGY SUNGROW POWER TRINA SOLAR ENERGY CHENGDU TECHNOLOGY

COREA DEL SUR - 708 LSIS CO HILEBEN CO KD POWER CO PARK KI JU LG CHEMICAL

FRANCIA - 213 COMMISARI AT ENERGIQUE ATOMIQUE ARKEMA FRANCE CENTRE NAT RECH SCIENT SOITEC SOLAR GMBH WYSIPS

ALEMANIA - 261BOSCH GMBH ROBERT FRAUNHOFER GES SMA SOLAR IBM SOLAR WORLD INNOVATION

JAPÓN – 1,154MITSUBISHI ELECTRIC SHARP KK SUMITOMO ELECTRIC KYOCERA CORP HITACHI CHEMICAL CO

Figura 4. Principales países y solicitantes en el tema de energía fotovoltaica.


3.1.1 Patentes publicadas en México

En México se encuentran 79 documentos solicitados ante el IMPI. En la oficina mexicana existen un gran número de documentos extranjeros, provenientes de Estados Unidos, Francia, Alemania, Italia y China. El 54% de los documentos registrados en México provienen de Estados Unidos. El propósito es proteger su invención con la finalidad de ser los únicos en poder fabricar y comercializar sus productos en el territorio. Asimismo, cabe destacar que se encontraron ocho documentos que han sido producto de la investigación de solicitantes nacionales. En la Tabla 4, se muestran dichos documentos, así como una descripción de cada uno.

Sistema de ciclo combinado para generar energía eléctrica, mediante la combinación de tres ciclos de energías renovables, dos de ellos tratan sobre energía eólica, mientras que el tercero consta de un panel fotovoltaico dinámico seguidor del sol.

Se protege una boya solar que comprende una cápsula de protección que cubre la celda fotovoltaica y el sistema electrónico.

El convertidor de potencia proporciona alimentación a partir de una fuente de energía renovable. El sistema consta de semiconductores controlados y algunos elementos pasivos.

MX

2013

00

1323

AM

X33

02B

MX

2013

00

2571

A

02/

09/

2016

01/

07/

2015

16/0

9/20

14

Sistema de ciclo

combinado para generar

energía eléctrica

No disponible

Convertidor de potencia de tres

puertos para la generación

de energía eléctrica en modo ISLA

Sistema de ciclo

combinado para generar electricidad

Boya Solar

Convertidor de energía para la generación de energía a partir de una fuente

de energía renovable,

siendo un panel fotovoltaico en

modo ISLA.

Universidad Autónoma de Nuevo León

Ignacio Santacruz Hernández

Dirección General de Educación Superior

Tecnológica de la

Secretaria de Educación

Publica

Los sistemas de generación de electricidad son eficientes

y no dependen de los

combustibles fósiles de

hidrocarburos

La Boya solar contiene alta

resistencia y un bajo costo.

Sirve para mejorar la vida de la batería y

además reduce la cantidad de energía consumida.

Tabla 4. Patentes publicadas en México

FechaUsoSolicitante DescripciónTítulo VentajaNo. de

publicación


La presente invención tiene por objeto ofrecer un sistema de seguimiento solar, que contiene una estructura que sostiene los paneles fotovoltaicos, para desplazarlos en dos ángulos: Beta y Alfa. Este desplazamiento es relativo a la posición del sol y otorga el beneficio de una mayor generación de energía.

El sistema permite simular y controlar el espectro de radiación solar y la geometría solar considerando el efecto de la temperatura.

El dispositivo comprende una cerradura, alimentada por una celda solar fotovoltaica, un regulador de corriente, localizador GPS y recepción de comandos de apertura.

MX

2014

010

028

AM

X20

130

1312

0A

MX

2014

00

9077

A

22/0

2/20

1611

/05/

2015

25/0

1/20

16

Sistema de seguimiento solar de dos

ejes

Sistema simulador del espectro de

radiación solar y temperatura. Asegurándose la simplificación

y mejora del sistema.

Dispositivo de seguridad alimentado por energía renovable y monitoreado

vía satélite para autotransporte

de carga

Sistema de seguimiento

solar

Sistema para simular la

radiación solar usando paneles

fotovoltaicos.

Dispositivo de seguridad para transporte de

carga

CIATEC AC

ITESM

Luis Enrique Chávez Montoya

El sistema de seguimiento

solar contiene múltiples

generadores de paneles

fotovoltaicos que mejoran la eficiencia para la generación

de electricidad.

El sistema tiene un soporte para

un simulador de movimiento

orbital

El dispositivo de seguridad

comprende una cerradura que está colocada

en un remolque y se encuentra alimentado por una celda solar

fotovoltaica.


publicación


Su diseño optimizado le permite tener un peso y un volumen final simplificado; lo cual es significativo para su transporte y embalaje. Asimismo, el equipo utiliza; un micro inversor (tecnología de reciente aparición en el mercado fotovoltaico), para dar entrenamiento en su instalación y uso

MX

2013

00

1549

A

31/0

1/20

13

Equipo autocontenido

para el entrenamiento

en sistemas fotovoltaicos

interconectados a la red

electrica.

Equipo de entrenamiento auto contenido

para la capacitación en sistemas fotovoltaicos

interconectados a la red eléctrica

Instituto de investigaciones

eléctricas

El equipo se encuentra

formado en un contenedor robusto que permite la instalación

rápida y fácil para

ser operada por una sola

persona.

Mayor calidad a las instalaciones de paneles solares fotovoltaicos, de tal manera que no se rompan con los fuertes vientos.M

X20

130

067

75A

16/1

2/20

14

Anclaje aerodinámico para módulos

solares fotovoltaicos

Dispositivos aerodinámicos

para celdas fotovoltaicas

Carlos Antonio

Reyes Ulloa

Se mejora y simplifica el diseño

aerodinámico

3.2 - TENDENCIAS TECNOLÓGICAS A continuación, se presentan las principales tecnologías que se han desarrollado a nivel mundial, esto con la finalidad de conocer qué es lo que se encuentran desarrollando actualmente las empresas, centros de investigación, universidades o investigadores independientes. En la Tabla 5 se presentan las tecnologías involucradas en el análisis de patentes. Lo anterior se llevó a cabo, mediante el análisis de la clasificación de patentes Manual Codes de Thomson Reuters, la cual se realiza por un grupo de analistas expertos quienes agrupan las patentes de acuerdo a las características significativas e inventivas del documento.

Asimismo, se puede observar que las tecnologías fueron clasificadas en niveles de acuerdo al número de patentes. Las tecnologías en el “Nivel 1” son aquellas que cuentan con más de 4,000 documentos que tratan sobre dicha tecnología. Aquellas que se clasifican en el “Nivel 2”, son las que contienen entre 1,000 a 3,999 invenciones; mientras que las tecnologías con 100 a 999 documentos se encuentran en el “Nivel 3”. Por último, se encuentran aquellas del “Nivel 4” con un rango de patentes entre 1 a 99.


publicación


A

B

C

D

E

F

G

H

IJ

K

L

M

N

O

P

Q

R

ST

U

V

W

X

Colectores de radiación solar para celdas fotovoltaicas

Detalles sobre paneles solares: detalles mecánicos del panel o módulo, recubrimiento anti-reflectivo, cubierta de vidrio, sistemas de limpieza e

interconexión entre paneles.

Procesos de fabricación de celdas solares fotovoltaicas

Métodos para el ensamble de celdas solares fotovoltaicas, como detalles de interconexión entre celda y celda.

Detalles mecánicos de celdas solares fotovoltaicas en estructuras de techo, así como detalles de las cajas de conexión, disposiciones de refrigeración y

reparación de celdas o módulos.

Métodos de control, monitoreo y pruebas de rendimiento de celdas solares fotovoltaicas.

Detalles generales de celdas y paneles solares

Generación de energía solar fotovoltaica a gran escala

Transferencia de energía y arreglos de circuitos de las celdas solares.

Materiales semiconductores y estructurales para su uso en celdas solares.

Concentradores de radiación solar para celdas fotovoltaicas.

Aspectos relacionados con la conversión de la energía solar fotovoltaica, como inversores, convertidores y métodos de conversión de energía.

Aspectos relacionados al empaque de celdas solares.

Detalles sobre los sustratos utilizados para la fabricación de celdas solares.

Capas para cubrir las celdas solares, como pasivantes, películas anti-reflectivas, capas de resina o adhesivas y capas de barrera.

Dispositivos sensibles a la radiación para la conservación de la energía.

Generación de energía eléctrica a pequeña escala.

Celdas solares orgánicas

Maximizar la transferencia de energía de los sistemas solares fotovoltaicos.

Control del inversor para permitir la máxima transferencia de energía.

Celdas solares sensibilizadas por colorantes

Dispositivos para la aplicación de sistemas híbridos (ej. Solar-eólica) para la generación de energía.

Inversores alimentados por energía solar y generadores para su conexión en redes.

Celdas solares multifunción en tándem

Nivel 1

Nivel 2

Nivel 3

Nivel 4

4,975

4,707

4,320

3,049

2,222

2,009

1,866

1,416

1,084

822

620

594

359

307

288

233

205191

190

84

67

62

55

23

Tabla 5. Tendencias tecnológicas del tema de energía solar fotovoltaica, 2013-2016

Relevancia Código TecnologíasNo. de

patentes

*Una patente puede encontrarse en más de una tecnología.


Figura 5. Tendencia de aplicación de patentes de tecnologías Nivel 1

2,000

1,800

1,600

1,400

1,200

1,000

800

600

400

200

-2013 2014 2015

Núm

ero

de p

aten

tes

A

B

C

Año

A continuación, se presenta un análisis de la tendencia de aplicación de las tecnologías por niveles. Se hace referencia al código que se muestra en la tabla anterior, para identificar la tecnología analizada. Esto con el propósito de determinar aquellas tecnologías que han presentado mayor tendencia a patentar e identificar las más significativas en el tema de estudio.

Se encontraron tres tecnologías en el Nivel 1, involucradas en el uso de colectores de radiación solar para celdas fotovoltaicas (A), detalles sobre paneles fotovoltaicos (B) y procesos de fabricación de celdas solares (C). Como se muestra en la Figura 5, las dos primeras muestran una tendencia ascendente en cuanto a la aplicación de patentes; mientras que los procesos de fabricación presentan una caída aproximadamente del 30%, con respecto al 2014.

Como se observa en la Figura 6, se encontraron seis tecnologías clasificadas en el Nivel 2. Las tecnologías que tratan sobre detalles mecánicos de celdas solares en estructuras de techo, entre otros detalles (E), métodos de control, monitoreo y pruebas (F) y detalles generales de las celdas y paneles solares (G), presentan mayor crecimiento, en comparación con las otras tecnologías. Las patentes que tratan sobre métodos de ensamble (D) han presentado una caída drástica durante el período de tiempo analizado, pasando de 1,285 a 718 documentos. Asimismo, cabe destacar que las invenciones que tratan sobre generación de energía solar fotovoltaica a gran escala (H) y transferencia de energía y arreglos de circuitos de las celdas solares (I) han presentado una tendencia estable, con variaciones mínimas en número de documentos entre un año y otro.


Se clasificaron diez tecnologías dentro del Nivel 3, correspondiendo a aquellas que cuentan entre 100-999 documentos. En la Figura 7 se presenta la tendencia de aplicación de patentes, donde se puede observar que ninguna presentó una tendencia ascendente. Sin embargo, se encontraron algunas que muestran cierta estabilidad, durante el período de tiempo. Dichas tecnologías son los aspectos relacionados con la conversión de energía (L), aspectos relacionados con el empaque de celdas solares (M) y generación de energía eléctrica a pequeña escala (Q). Las otras tecnologías presentaron una tendencia a la baja, lo anterior se puede deber a que se encuentran en un estado de desarrollo inicial, tal es el caso de los materiales semiconductores (J) o la fabricación de celdas orgánicas (R).


1,400

1,200

1,000

800

600

400

200

-

2013 2014 2015

Núm

ero

de p

aten

tes

D

E

F

G

H

I

Año


300

250

200

150

100

50

0

2013 2014 2015

Núm

ero

de p

aten

tes

J

K

L

M

N

O

P

Q

R

S

Año


Figura 8. Tendencia de aplicación de patentes de tecnologías “Poco relevantes”

40

35

30

25

20

15

10

5

02013 2014 2015

Núm

ero

de p

aten

tes

T

U

V

W

X

Como se muestra en la Figura 8 las tecnologías del Nivel 4 muestran una tendencia descendente a través del tiempo. A pesar de que cuentan con pocos documentos y de su tendencia, es importante seguirlas monitoreando, puesto que posiblemente son tecnologías emergentes que pudieran llegar a ser de importancia para la industria, tal es el caso de los dispositivos para la aplicación de sistemas híbridos (V), las celdas solares multifunción en tándem (X) o las celdas solares sensibilizadas por colorantes (U).

A partir de los resultados anteriores, se puede decir que las tecnologías más significativas en el tema de estudio y que se han desarrollado con mayor intensidad en los últimos años son:

Año

Colectores de radiación solar para celdas fotovoltaicas;

Detalles sobre paneles solares: detalles mecánicos del panel o módulo, recubrimiento anti-reflectivo, cubierta de vidrio, sistemas de limpieza e interconexión entre paneles;

Detalles mecánicos de celdas solares fotovoltaicas en estructuras de techo, así como detalles de las cajas de conexión, disposiciones de refrigeración y reparación de celdas o módulos;

Métodos de control, monitoreo y pruebas de rendimiento de celdas solares fotovoltaicas; y

Detalles generales de celdas y paneles solares.


3.3 - GENERACIÓN DE ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA A GRAN ESCALADel estudio principal de energía solar fotovoltaica se realiza una investigación especifica en la tecnología de “Generación de Energía Solar a Gran Escala” siendo el tema de mayor interés para el taller de energía fotovoltaica para la industria. Los sistemas fotovoltaicos a gran escala representan más de la mitad de toda la capacidad solar instalada en los años 2010-2014, y en consecuencia se colocan como una pieza clave para el crecimiento en energías fotovoltaicas. Un proyecto a gran escala puede involucrar millones de paneles solares y una de sus principales ventajas es que, en estos sistemas, por lo general se van rotando los paneles de tal manera que van siguiendo al sol para aprovechar la luz solar y por ende aumentar la generación de electricidad.

Se encontraron un total de 2,104 patentes en el universo de documentos relacionados con la generación de energía solar fotovoltaica a gran escala, de los cuales 1,416 reclaman ser conceptos únicos. Como se mencionó anteriormente la tendencia de aplicación de patentes en conceptos únicos tiende a la estabilidad, durante el período 2013-2015. Lo anterior se puede deber a que el mercado se encuentra estancado, debido a las desventajas de este tipo de energía a gran escala, sobre todo por la inversión que representa su instalación, con respecto a la producción de energía convencional.

En la Figura 10 se muestran los principales solicitantes de patentes a nivel mundial, en donde se observan diferentes empresas líderes en el tema de interés. La compañía con mayor número de documentos es IBM que cuenta con 11 patentes enfocadas en el desarrollo de energía solar a gran escala en comparación con los 84 documentos en el tema general de energías fotovoltaicas, es decir, representan el 13% del total de sus documentos. La empresa colocada en la segunda posición es STATE GRID CORP CHINA que cuenta con 9 documentos. Las dos empresas mencionadas se encuentran entre las principales en cuanto a I+D de tecnologías relacionadas con el tema, por lo que se concluye que la aplicación a gran escala para los sistemas fotovoltaicos resulta ser un tema de interés para las principales compañías y por ende podría presentar potencial para la implementación de sistemas de energía a nivel industrial.

Figura 9. Aplicación de patentes por año para la tecnología de generación de energía solar fotovoltaica a gran escala, en el período 2013-2016

600

500

400

300

200

100

02013 2014 2015 2016

Núm

ero

de p

aten

tes

Año de Aplicación

Año


Figura 10. Principales solicitantes de la tecnología de generación de energía solar fotovoltaica a gran escala, 2013-2016 – Conceptos únicos

12

10

8

6

4

2

0

IBM

STATE GRID CORP.

CHINA

PANASONIC CORP

HARBIN JI

NDU SOLAR ENERGY

WUXI TONGCHUN

SUZHOU HUA N

PU ELECTRIC POWER

CHINA EAGLE AVIAT

SAN RAIL KK

BEIJING H

ANERGY PHOTOVOLTAIC

YU QIN

YONG

En la Figura 11 se presenta la distribución de patentes relacionadas con esta tecnología, de acuerdo a la oficina donde se solicitó. Al igual que el tema en general, esta tecnología en específico se encuentra dominada por China con el 44% de las patentes, seguido por Estados Unidos con 18% del total. Enseguida se encuentra Japón y la OMPI con 9%, cada una. Cabe destacar que en esta tecnología figuran otros territorios, como es España y Australia, siendo este último uno de los países potenciales para la instalación de energía solar fotovoltaica, ubicado en el noveno lugar de nuevas instalaciones fotovoltaicas en el 2015.

11

98

7 76 6 6

5 5

Núm

ero

de p

aten

tes


A continuación, en la Tabla 6, se muestran las principales tecnologías involucradas en el desarrollo de generación de energía solar fotovoltaica a gran escala. Se puede observar que las patentes que reclaman ser aplicadas a gran escala, también se encuentran enfocadas en otras tecnologías, para poder llevar a cabo esta aplicación. De acuerdo, a la clasificación de Manual Codes, el 70% de las patentes se encuentran enfocadas en desarrollar colectores de radiación solar para energía fotovoltaica; mientras que el 50%, reclaman que desarrollan tecnologías orientadas al detalle de los paneles solares, como los mecánicos, recubrimientos, cubiertas de vidrio, sistemas de limpieza y la interconexión entre paneles. Otras tecnologías involucradas en la generación de energía solar fotovoltaica son el desarrollo de dispositivos sensibles a la radiación, detalles mecánicos para estructuras de techo, métodos de ensamble, entre otros.

Figura 11. Distribución de patentes de la tecnología de generación de energía solar fotovoltaica a gran escala, de acuerdo a la oficina solicitada, 2013-2016

China

Estados Unidos

Japón

OMPI

Corea del Sur

EPO

Alemania

España

Australia

Taiwán

Otros

44%

18%

9%

9%

4%

4%

2%6%1%

Colectores de radiación solar para energía solar fotovoltaica. Detalles sobre paneles solares: detalles mecánicos del panel o módulo, recubrimiento anti-reflectivo, cubierta de vidrio, sistemas de limpieza e interconexión entre paneles.Dispositivos sensibles a la radiación para la conservación de la energíaDetalles mecánicos de celdas solares fotovoltaicas en estructuras de techo, así como detalles de las cajas de conexión, disposiciones de refrigeración y reparación de celdas o módulos.Detalles generales de celdas y paneles solaresMétodos para el ensamble de celdas solares fotovoltaicas, como detalles de interconexión entre celda y celda.Métodos de control, monitoreo y pruebas de rendimiento de celdas solares fotovoltaicas.Procesos de fabricación de celdas solares fotovoltaicasInstalación de paneles solares en techos residenciales. Almacenamiento electroquímico de celdas solares.

991

704

408

315

273

237

175

136130122

Tabla 6. Principales tecnologías relacionadas a la generación de energía solar fotovoltaica a gran escala

Tecnologías Número de patentes


Se encontraron algunas patentes que reclaman que la invención puede ser aplicada para sistemas fotovoltaicos, con aplicación industrial, como en la industria química, automotriz, metalurgia, construcción, entre otras. Dichas patentes, tratan de mejorar los retos que actualmente enfrenta la energía solar fotovoltaica. La información de alguna de estas patentes se encuentra en el Anexo ll. Los principales desarrollos son:

Sistemas o materiales para regular temperatura en los módulos fotovoltaicos, por medio del uso de intercambiadores de calor o recubrimientos aplicados sobre sus componentes (US20140360556A1, WO2014086503A1);

Sistemas de control y monitoreo de la instalación fotovoltaica (US20130018516A1);

Materiales fotovoltaicos de segunda generación para mejorar la calidad y eficiencia de conversión de las celdas solares e incrementar su rendimiento y tiempo de vida (US9178097B2, WO2014121187A3);

Dispositivos para mejorar la eficiencia de las celdas y permitir mayor generación de energía, incluso cuando existe poca luz o a partir de luz infrarroja (US20160172514A1);

Dispositivos para mejorar la distribución de la energía fotovoltaica (CN103427439A);

Cambios estructurales del marco del módulo fotovoltaico, para mejorar la protección de la celda (JP2015019574A): y

Facilitar el ensamble de los módulos fotovoltaicos (JP05773321B2), llevar a cabo técnicas monolíticas de interconexión para unir celdas fotovoltaicas (WO2016042115A1) o mejorar las técnicas de deposición de las diferentes capas de la celda (US20140345673A1).

CA

P.4

PAN

OR

AM

A D

EL M

ERC

AD

O

CAP. 4Panorama del Mercado de Energía Solar Fotovoltaica

30 Panorama del Mercado de Energía Solar Fotovoltáica

Para complementar los resultados del estudio del estado del arte, se presenta una breve información de la situación del mercado de energía solar fotovoltaica a nivel mundial, con el objetivo de contar con el panorama científico, tecnológico y económico del tema de estudio.

De acuerdo al REN21iv (Renewable Energy Policy Network for the 21st Century) en su reporte anual del 2016, el 2015 fue un año histórico en el mercado de la energía solar fotovoltaica, ya que el crecimiento anual de la capacidad añadida fue 25% más en comparación con el 2014. En el 2015, se instalaron más de 50 GW (Gigawatts) – equivalente a 185 millones de paneles solares – logrando así una capacidad instalada global de 227 GW a nivel mundial. En la Figura 12 se muestra la capacidad instalada y la adición anual histórica desde el 2005 de energía solar fotovoltaica.

4—PANORAMA DEL MERCADO DE ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA

Figura 12. Capacidad global de energía solar fotovoltaica 2005-2015

250

200

150

100

50

0

Gig

awat

ts

5.1+1.4

2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015

6.7+1.4

9+2.5

16+6.5

23+8

40+17

70+30

100+29

138+38

177+40

227Gigawatts

+50

Adición anual Capacidad Instalada

Fuente: REN21, 2016


De la figura anterior, se puede apreciar como el mercado anual de este tipo de energía renovable ha incrementado de forma exponencial en la última década, ya que pasó de 1.4 GW anuales en 2005 a instalarse 50 GW en 2015. En los últimos años, la demanda de esta tecnología se concentró en países desarrollados como China, Alemania, Japón, Estados Unidos, por mencionar algunos; sin embargo, hoy en día, economías emergentes en los diferentes continentes han comenzado a contribuir significativamente con el crecimiento global.

El crecimiento acelerado de la energía solar fotovoltaica se debe al incremento en la competitividad en la industria de paneles fotovoltaicas, así como a los programas gubernamentales que buscan mejorar la calidad de vida de sus habitantes al brindarles electricidad y reducir las emisiones de gases contaminantes del medio ambiente generados por la quema de combustibles fósiles.

Como se mencionó anteriormente, los países desarrollados dominan el mercado de la energía solar fotovoltaica. En la Figura 13 se muestra la participación de los principales países de acuerdo a la capacidad global instalada. China tiene una penetración del mercado del 19.4% convirtiéndolo en el país con mayor capacidad instalada, en segundo lugar, se encuentra Alemania con el 17.5% y en tercero Japón con el 15.2%. Posteriormente, se encuentran Estados Unidos (11.3%), Italia (8.6%), Reino Unido (4%), y Francia (3.5%). Con el 2.2% cada uno se encuentran España, India, y Australia. Finalmente, con menos del 2% Corea del Sur y Canadá. Por lo anterior, no es sorpresa que China y Estados Unidos sean líderes en el desarrollo de este tipo de tecnologías, puesto que han apostado en la integración de energía solar fotovoltaica en sus redes de generación y distribución de energía.

Figura 13. Distribución de la capacidad global instalada en 2015 por países

China

Alemania

Japón

Estados Unidos

Italia

Reino Unido

Francia

España

India

Australia

Corea del Sur

Canadá

Resto del Mundo

18%

19%

15%11%

9%

4%

4%

2%

11%

1%

Fuente: REN21, 2016


En la siguiente gráfica (Figura 14) se muestra la capacidad instalada total en 2015 y la adición anual de los países mencionados anteriormente. Es importante observar que en el 2014 Alemania fue el líder mundial en capacidad instalada de energía solar fotovoltaica; sin embargo, debido a que el gobierno de China está tomando medidas drásticas debido a los problemas de contaminación en su territorio instalaron 15.2 GW de infraestructura de energía fotovoltaica, logrando posicionarse como el líder mundial en el 2015. En segundo lugar, en capacidad nueva instalada se encuentra Japón con 11 GW. Estados Unidos, también tiene un papel importante, ya que ocupó el tercer puesto en la capacidad nueva añadida con 7.3 GW.

Al continente asiático se le atribuye cerca del 60% de la capacidad añadida del 2015, de los cuales 30% son de China, 22% de Japón, 4% de India y 2% de Corea del Sur. Como se mencionó anteriormente en las oficinas de patentes de Japón, India y Corea del Sur se solicitan invenciones, originarias de otros territorios. Esto posiblemente se debe al auge del continente asiático en instalación fotovoltaica y su potencial de desarrollo en un futuro. En la Figura 15 se muestra la participación de cada uno de los países en cuanto a la capacidad nueva añadida en 2015.

Figura 14. Capacidad instalada y adición de energía solar fotovoltaica de los principales países,2015

50

40

30

20

10

0

China

AlemaniaJa

pón

Estados U

nidosIta

lia

Reino Unido

Francia

España

India

Australia

Corea del Sur

Canadá

Gig

awat

ts

44+15.2 39.7

+1.5

34.4+11

25.6+7.3

19.5+0.3

9.1+3.7

8+0.9 5

+0.1

5+2

5+0.9 3.9

+12.5+0.6

Adición en 2015 Capacidad en 2014

Fuente: REN21, 2016


Figura 15. Distribución de la capacidad nueva añadida en 2015 por país.

Fuente: REN21, 2016

Fuente: BCC Research, 2014v

ALEMANIA 3%

COREA DEL SUR 2%

AUSTRALIA 2%

FRANCIA 2%

CANADÁ 1%

PAKISTAN 1%

HOLANDA 1%

CHILE 1%

TAIPEI,CHINA 1%

HONDURAS 1%

CHINA30%

JAPÓN22%

ESTADOS UNIDOS

15%

PRÓXIMOS 10PAÍSES

18%

RESTO DEL MUNDO

8%

GB7%

INDIA4%

En la Figura 16 se muestra la capacidad instalada en el año 2013 por las principales empresas de paneles solares fotovoltaicos. En ella se puede apreciar que la empresa china Yingli Green Energy es el competidor líder con una instalación total de 3.23 GW, en segundo lugar, se encuentra nuevamente una empresa de origen chino, Trina Solar Limited, con una instalación de 2.58 GW. En tercer lugar, la empresa japonesa Sharp con 2.1 GW. Es importante mencionar que dentro de las principales empresas se encuentra la compañía SunPower, quien también se posiciona entre los principales solicitantes de patentes de conceptos únicos. SunPower ha desarrollado invenciones que tratan sobre dispositivos sensibles a la radiación para la conservación de energía, concentradores de radiación solar para celdas fotovoltaicas y celdas fotoeléctricas.

Figura 16. Capacidad instalada de las principales empresas de energía solar fotovoltaica, 2013

SunPower

JA Solar

Kyocera

Hanwha Solar One

ReneSola

Jinko Solar

Canadian Solar

Sharp

Trina Solar Limited

Yingli Green Energy

Gigawatts

500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500


El mercado de energía fotovoltaica se puede segmentar dependiendo del tipo de tecnología de la celda fotovoltaica, ya sea de primera, segunda o tercera generación. En la Tabla 7 se muestra que la tecnología de primera generación es la que domina el mercado y se espera que continúe de esa forma en el 2019. Sin embargo, es importante mencionar que en el 2019, las tecnologías de segunda y tercera generación seguirán estando muy por debajo que las celdas solares de silicio. Las tecnologías que muestran mayor potencial, son las que utilizan Telurio de cadmio (CdTe) y las de Cobre, Indio, Galio y Selenio (CIGS)/Cobre, Indio y Selenio (CIS).

(*) Período de cuatro años (**) Período de tres años

En el estudio de mercado Global Market Outlook For Solar Power 2016-2020vi, de Solar Power Europe también reporta que la instalación en el 2015 de energía solar fotovoltaica fue de 50.6 GW, los cuales se pueden segmentar en aplicaciones en azoteas y servicios públicos. En la Figura 17 se muestra que el segmento de servicios públicos muestra mayor participación en el mercado, con el 64%; mientras que las aplicaciones en azoteas muestran una participación del 36%. Entre las aplicaciones de azoteas se pueden encontrar aquellas que se instalan en residencias, comercios o empresas, para autoconsumo; mientras que el de servicios públicos son aquellas que distribuyen la energía hacia residencias, empresas o industrias.

Celdas de Silicio

CdTeCIGS/CIS

a-Si

CPVOPVDSC

35.4

1.80.70.7

0.1No comercialNo comercial

39.9

2.10.80.8

0.3No comercialNo comercial

51.7

3.62

1.2

0.90.150.15

5.3

11.420.18.4

24.696.8 (*)

146.6 (**)

Tabla 7. Segmentación de mercado por tipo de tecnología, 2013-2019 (GW)

Fuente: BCC Research, 2014v

Tecnologias

Primera generación

Segunda generación

Tercera generación

2013 2014 2019 CAGR% (2014-2019)


Se pueden encontrar algunas empresas, pertenecientes al sector manufacturero, que han invertido en la instalación de paneles fotovoltaicos para su autoconsumo, entre ellas se encuentran compañías grandes como Miller, PepsiCo, ABB, General Motors, entre otras. En la Tabla 8 se encuentran las empresas manufactureras con instalaciones fotovoltaicas, donde se puede observar que la mayoría se encuentran en el sector de alimentos y bebidas. Asimismo, las empresas con mayor producción de energía fotovoltaica son Pacific Ethanol Inc (5MW), ENI (10 MW) y General Motors (41.8 MW).

Figura 17. Segmentación de la capacidad instalada de la energía solar fotovoltaica, 2015

Fuente: Solar Power Europe, 2015

Azoteas

Servicios Públicos

36%

64%

SAB Millervii

Pacific Ethanol, Incviii

ABBix

PEPSICO LATAMx

Bebidas (Cerveza)

Biocombustibles

Energía y automatización

Embotelladora

Nigeria

Estados Unidos

India

Honduras

2 KWp

5 MW, lo que equivale al 30% de su consumo energético.

600 kW

3 MW, lo que equivale al 16% de su consumo energético.

BIPVco LTD

Borrego Solar Systems

N.D.

Jinko Solar

Tabla 8. Empresas manufactureras con instalaciones fotovoltaicas

Empresa Sector económicoLocalización

de instalación fotovoltaica

Producción de energía fotovoltaica.

Empresa contratada


PEPSICO NORTHAMERICAxi

PEPSICO UKxii

ENIxiii

Yalumba Family Vigneronsxiv

New England Apple Productsxv

Wagh Bakrixvi

General Motorsxvii

Yealands Wine Groupxviii

Alimentos (frituras)

Bebidas (Jugo)

Petróleo

Bebidas (Vino)

Bebidas (Cidra)

Bebidas (Tés)

Automotriz

Bebidas (Vino)

Estados Unidos

Reino Unido

Argelia

Australia

Estados Unidos

India

China y España

Nueva Zelanda

1 MW, lo que equivale al 25% de su consumo energético. 150 KW

10 MW

1.4 MW, para reducir 20% del gasto de energía.

300 KW, para cubrir el 90% del uso de electricidad en una de sus plantas.

125 KW, lo que equivale a una inversión de 149.7 mil dólares y equivale al 20% de energía de la planta.

30 MW en China. 11.8 MW en España.

1,314 paneles fotovoltaicos, lo que equivale al 30% de energía.

Solyndra

N.D.

N.D.

N.D.

Topsun Energy Ltd

N.D.

N.D.

N.D.

Empresa Sector económicoLocalización

de instalación fotovoltaica

Producción de energía fotovoltaica.

Empresa contratada

*N.D. No disponible


4.1 - SITUACIÓN EN MÉXICOEn México, el mercado de esta tecnología se encuentra en desarrollo y se esperaba que este crezca rápidamente en los años 2013 y 2014xix. Esto se debe a que México se encuentra dentro de los cinco principales países más atractivos del mundo para invertir en proyectos de energía solar fotovoltaica, ya que se encuentra dentro del “cinturón solar” y cuenta con una radiación superior a los 5kWh por m2 al día. En el año 2011, México contaba con una capacidad instalada de 32 MW y en el año 2012 alcanzó los 36.8 MW obtenidos a partir de proyectos solares fotovoltaicos dedicados principalmente a la electrificación rural e industrial.

En el año 2013, se construyó el huerto solar más grande de México en la Ciudad Pecuaria, Durango que cuenta con una producción de 16,800 MW; también se construyó la planta solar más grande de Latinoamérica en la ciudad de la Paz de Baja California Sur que cubre una superficie de 100 hectáreas, tiene una capacidad fotovoltaica de 30 MW y una producción de 82 GW por hora por año. Adicionalmente, se está construyendo otro complejo fotovoltaico en el estado de Durango que se convertirá en la central con mayor capacidad fotovoltaica en México, esta ocupará una superficie de 430 hectáreas y tendrá una capacidad de 144 MW.

México espera que para el 2024, el 35% de la energía generada en el país provenga de fuentes naturalesxx. Lo anterior se puede ver reflejado en las dos subastas de energía de largo plazo de la Comisión Federal de Electricidad (CFE), celebradas en este año, como parte de los proyectos gubernamentales de la reforma energética. En dichas subastas se espera una inversión estimada de 6,600 millones de dólares en instalaciones de energías renovablesxxi. Lo anterior, provocará que en los próximos dos años se instalen cerca de 3,619 MW fotovoltaicos en el país, lo que equivale a 5.5% de la capacidad total nacional eléctrica y superará 14 veces la capacidad fotovoltaica instaladaxxii.

Cabe destacar que dentro de los proyectos ganadores por tipo de tecnología en la segunda subaste del Mercado Eléctrico Mayorista, la energía fotovoltaica es la mayor de preferencia, para proyectos enfocados en Certificados de Energía Limpia (CEL) y proyectos de compra de energía, con el 53% y 54% de los proyectos aprobados. A su vez, ocupa el 15% para proyectos relacionados a potencia (centrales eléctricas), sólo por detrás de los proyectos de ciclo combinadoxxiii. Entre las empresas ganadores se encuentran Alten, AT Solar, Bluemex, CFE, Acciona, Engie, Ienova, Zumex, Enel, Tractable y Grupo Fénix.

Sin duda, uno de los retos más grandes que afecta la industria en México, en relación con las subastas de la CFE, es el bajo precio, puesto que en la segunda subasta se presentó una reducción del 30% (en comparación con la primera). El precio se colocó en $33.47 dólares por MWhxxiii, lo que podría afectar los retornos de inversión. Asimismo, la tendencia indica que los precios seguirán bajando en los próximos añosxxiv.

El potencial del país para la generación de energía eléctrica por medio de paneles solares, se ve reflejado en los diversos proyectos que se encuentran desarrollando en la actualidad para la creación de granjas solares fotovoltaicas. A continuación, se hace mención de algunos proyectos de relevancia en el país, anunciados en este año:


Solarcentury desarrollará dos proyectos de 100 y 70 MW en Jalisco y Yucatán, respectivamentexxv.

Balam Fund ha contratado a la empresa Gransolar para construir una granja solar que genere 83 GWh en 90 hectáreas de terreno en Chihuahua, con una inversión estimada en $45 millones de dólaresxxvi.

Canadian Solar construirá una planta solar de 63 MWp en Aguascalientesxvii.

En Coahuila se construirá una granja solar con 2.5 millones de paneles solaresxxviii.

IUSASOL, del grupo IUSA, inauguró este año un complejo de energía solar en el Estado de México, con una capacidad de 21 MW, y una inversión de $38 millones de dólaresxxix.

En Puebla se han confirmado la instalación de seis plantas solares, las cuales generarán 80 MW de energía y producirán el 5% de energía del estado. Dicha instalación equivale a una inversión de $80 millones de dólaresxxx.

CA

P.5

CO

NC

LUSI

ON

ES

CAP. 5Conclusiones

40 Conclusiones

La generación de electricidad a través del uso de tecnologías renovables solares ha cautivado el interés, no sólo de investigadores, sino también el de empresas a nivel mundial y consumidores como usuarios finales. Esta tecnología comienza a demostrar su potencial como opción para la generación de energía, considerando la limitante reserva de combustibles fósiles, así como los daños que ocasiona al medio ambiente.

Debido a su potencial como una de las alternativas para reducir el consumo de combustibles fósiles, año tras año se llevan a cabo investigaciones y nuevos desarrollos relacionados con el tema. Se encontraron 19,975 patentes que tratan sobre desarrollos relacionados el uso de energía solar fotovoltaica. Del total de documentos, se encontraron 12,803 conceptos únicos, esto quiere decir que se hizo una depuración de patentes y se seleccionó un documento que representara al resto de la información con la misma información. A pesar de la oportunidad de la implementación de sistemas fotovoltaicos para la generación de energía, la aplicación de patentes ha mostrado una tendencia descendente, durante los últimos años. Dicha tendencia, se puede deber a que los paneles solares de primera generación están entrando a la madurez del mercado, y es difícil igualar a gran escala sus características de precio/eficiencia, por lo que los otros desarrollos tecnológicos se están alentando.

Los principales solicitantes se encuentran dominados por empresas, lo anterior indica que la tecnología ha pasado de la investigación básica a la investigación aplicada, donde empresas como FIRST SOLAR, IBM, MITSUBISHI ELECTRIC CORP Y SUNPOWER CORP se encuentra en constante investigación y desarrollo de nuevas soluciones que puedan atacar las desventajas de los sistemas fotovoltaicos actuales.

Al detectar el origen del país de las patentes, se pueden observar aquellos territorios que son los encargados de desarrollar nuevas tecnologías y aquellos que son de interés para el mercado, debido a su potencial de instalación fotovoltaica. Entre los primeros se encuentra China, Estados Unidos, Alemania y Francia, quienes cuentan con un mercado maduro de energía solar fotovoltaica; mientras que en los segundos se ubica Japón, Corea del Sur, Taiwán e India, puesto que la mayoría de las patentes que han sido aplicadas en dichas oficinas, provienen, en su mayoría de solicitantes de otros territorios. Esto se puede deber al potencial y auge que ha tenido la instalación de esta tecnología en dichos países.

Las patentes se clasificaron de acuerdo a la tecnología o tecnologías de su concepto inventivo. Las patentes fueron clasificadas en 24 tecnologías diferentes, las cuales al mismo tiempo se clasificaron en cuatro niveles, de acuerdo al número de patentes. Se encontraron nueve tecnologías en el Nivel 1 y 2, de las cuales destacan cinco, de acuerdo a su tendencia ascendente a través del tiempo: el uso de colectores de radiación solar para celdas fotovoltaicas; detalles mecánicos del panel o módulo; detalles mecánicos para celdas en estructuras de techo, cajas de conexión, disposiciones de refrigeración y reparación de celdas; y métodos de control, monitoreo y pruebas.

Debido al enfoque del taller, se analizaron las patentes pertenecientes a tecnologías de generación de energía solar fotovoltaica a gran escala. Se encontraron 1,416 invenciones referentes al tema. Durante el periodo analizado, la tendencia de patentes mostró estabilidad en cuanto a las aplicaciones. Las principales tecnologías que se relacionan con el desarrollo de generación de energía solar a gran escala son colectores de radiación solar para energía solar fotovoltaica y algunos detalles técnicos sobre paneles solares. En específico para sistemas fotovoltaicos aplicados en la industria, se pueden encontrar tecnologías para regular la temperatura de los

5—CONCLUSIONES

41 Conclusiones

módulos fotovoltaicos, control y monitoreo de las instalaciones, materiales fotovoltaicos de segunda generación, mejoramiento de eficiencia de celdas, cambios estructurales del módulo fotovoltaico y métodos de ensamble o interconexión.

El mercado mundial de energía solar fotovoltaica ha mostrado un crecimiento ascendente en los últimos años, logrando la instalación de 50 GW en el 2015, para así contar con una capacidad instalada anual de 227 GW. China, Alemania, Japón, Estados Unidos e Italia son los países que cuentan con mayores instalaciones fotovoltaicas, en ese mismo año. A su vez, China, Japón y Estados Unidos son los principales países que instalaron paneles fotovoltaicos durante el 2015. Asimismo, cabe destacar que la tecnología más utilizada son las provenientes de silicio, es decir aquellas denominadas de primera generación.

En México se espera que para el 2024, el 35% de la energía generada en el país provenga de fuentes naturales. La energía solar fotovoltaica es una de las tecnologías de mayor potencial, debido a la radiación solar que recibe el país. Lo anterior, se ve reflejado en los resultados de las subastas de energía de largo plazo, donde se espera que se instalen cerca de 3,619 MW de paneles fotovoltaicos, lo que equivale al 5.5% de la capacidad total nacional eléctrica. Asimismo, cabe destacar que en este año se anunciaron proyectos que esperan incrementen la capacidad instalada en el país, como los proyectos de Solarcentury (170 MW), las seis granjas instaladas en Puebla (80 MW) y el complejo de IUSASOL en el estado de México (21 MW).

La energía solar fotovoltaica puede ser una opción para reducir el consumo de energía proveniente de energía fósil; sin embargo, es necesario seguir buscando nuevas tecnologías, materiales y procesos que puedan mitigar las desventajas actuales, cuidando que los nuevos desarrollos cumplan con atributos como precio y eficiencia que puedan competir con la generación de energía a partir de combustibles fósiles.

Anexo lA

NEX

OS

Anexos

43 Anexos

La metodología utilizada para la elaboración del estudio de arte se basa en la búsqueda de patentes por medio de palabras clave. Se realizó la búsqueda en los bancos de información de las patentes en trámite o ya otorgadas de Estados Unidos, la Unión Europea, y diferentes bancos de datos de países como Japón, China, Taiwán, Canadá, entre otros; los cuales representan más del 90% del universo de patentes relevantes en el mundo.

Durante el trabajo de búsqueda se utilizaron software con herramientas avanzadas, las cuales facilitan la búsqueda y análisis de las patentes. El software utilizado para la búsqueda de patentes fue Thomson Innovation. Éste permite el acceso a las bases de datos mencionadas en la Tabla 9.

Este software, además de realizar la búsqueda de patentes, brinda un análisis general sobre las tendencias tecnológicas. El programa arroja resultados de los principales inventores, las principales empresas solicitantes de patentes, el número de patentes otorgadas por año, entre otras opciones.

Metodología

Tabla 9. Bases de patentes utilizadas

- US Grants- US Applications- WIPO Applications -European Grants- European Applications- British Applications- French Applications- German Utility Models- German Grants- German Applications- Traducciones en ingles de los resúmenes de patentes japonesas y coreanas - Otras autoridades: bibliografía y resumen de más de 90 autoridades cubiertas por el INPADOC

- Japanese Utility Models- Japanese Grants- Japanese Applications- Chinese Utility Models- Chinese Applications- Korean Utility Models- Korean Granted Patents & Examined Applications- Korean Applications- WO (WIPO) Japanese records- WO (WIPO) Korean records

DWPISM El Derwent World Patents Index ® (DWPI) es la mayor base de datos de información sobre patentes reforzada en el mundo. Incluye datos de patentes de más de 44 autoridades en todo el mundo, cubriendo 43,5 millones de patentes y 20 millones de invenciones.

- Japanese Utility Models - Japanese Grants - Japanese Applications

Colecciones base Colecciones asiáticas traducidas

DWPISM Colecciones en japonés

—ANEXO I

44 Anexos

La siguiente es una metodología recomendada para la búsqueda de patentes:

Una búsqueda booleana se refiere a un tipo de búsqueda en la que se puede realizar una consulta más precisa y eficiente de información en Internet o bases de datos.

Este tipo de consulta no requiere escribir frases completas, sino que permite combinar palabras claves con símbolos (por ejemplo: + o -) que substituyen las frases largas y que permiten obtener resultados más concretos. Normalmente al realizar la búsqueda se utilizan palabras que están unidas por “o/y/no”, en lugar de esto, es posible utilizar símbolos (Ejemplo los signos + y -), que ayuden a hacer más ágil esta búsqueda.

La búsqueda booleana funciona con palabras completas a menos que se use el carácter *. Hay varios caracteres que nos pueden ayudar con las búsquedas booleanas: +, –, *, ”, > <, ( ).

Con las palabras clave determinadas, se efectuaron distintas búsquedas de las cuales se obtuvo un listado de patentes, con el cual se trabajó para obtener los resultados que se muestran en este reporte.

Estrategia de búsqueda

Investigación previa: búsqueda de información general del tema de estudio en revistas científicas, publicaciones, páginas web, etc.;

Palabras clave: definir las palabras clave con base en la investigación previa y crear un listado de las mismas; y

Estrategia de búsqueda: diseñar la combinación de palabras clave para encontrar todas las patentes que puedan ser de importancia.

45 Anexos

—ANEXO II

US2

014

036

055

6A1

US9

1780

97B

2U

S20

130

018

516A

1

SUN

EDIS

ON

EN

ERG

Y

IND

IA P

RIVA

TE L

TDIN

TERM

OLE

CU

LAR

INC

FIRS

T SO

LAR

METHODS AND SYSTEMS FOR TEMPERATURE REGULATION

OF ROOF MOUNTED AND SOLAR TRACKER

MOUNTED PHOTOVOLTAIC

MODULES

Absorbers for high efficiency

thin-film PV

Real-time photovoltaic power plant

control system

One example solar energy system includes a solar tracker, a plurality of photovoltaic modules mounted to the solar tracker, and a temperature regulation system. The PV modules are configured to generate an electrical power output from solar energy incident on the PV modules. The temperature regulation system includes a thermal transfer fluid, a fluid pump operable to pump the thermal transfer fluid, and a plurality of fluid heat exchangers in thermal communication with the plurality of PV modules and in fluid communication with the fluid pump. The fluid heat exchangers are configured to transfer heat from the PV modules to the thermal transfer fluid.

Methods are described for forming CIGS absorber layers in TFPV devices with graded compositions and graded band gaps. Methods are described for utilizing Al to increase the band gap at the front surface of the absorber layer. Methods are described for forming a Cu—In—Ga layer followed by partial or full selenization. This results in a higher Ga concentration at the back interface. The substrate is then exposed to an aluminum CVD precursor while the substrate is still in the selenization equipment to deposit a thin Al layer. The substrate is then exposed to a Se source to fully convert the absorber layer. This results in a higher Al concentration at the front of the absorber.

A real-time photovoltaic power plant control system and method of control for plant output, voltage regulation and/or power factor regulation. The system comprises a grid interface controller configured to receive power information from a power grid and provide commands for controlling at least one active or reactive power supplied to the power grid, a power plant controller configured to receive commands from the grid interface controller for and direct real-time output of the power plant, a plurality of local controllers connected to and controlled by the power plant controller, and a plurality of inverters each connected to supply power from at least one photovoltaic device to the power grid and arranged such that each local controller is connected to and controls at least one inverter, the inverters reporting status information in real-time back to the local controllers, and the local controller reporting status information in real-time back to the power plant controller.

Título ResumenNo. de

patente Solicitante

Patentes

46 Anexos

US2

016

017

2514

A1

WO

2014

086

503A

1W

O20

1412

1187

A3

Q1 N

AN

OSY

STEM

SB

ASF

FIRS

T SO

LAR

INC

Photovoltaic Microstructure

and Photovoltaic Device

Employing Nanowires with

Single-Side Conductive Strips

PCM COMPOSITE

FOR THE COOLING SURFACE

FINISHING OF COMPONENTS

IN PHOTOVOLTAIC

SYSTEMS

PHOTOVOLTAIC DEVICE

INCLUDING A P-N JUNCTION

A photovoltaic device includes an array of photovoltaically active microstructures each having a generally cylindrical outer periphery and a reflective metal portion on one side thereof. The photovoltaic device is oriented such that the metal portions face away from the sun, reflects light into a respective photovoltaically active microstruture, and provides a conductive path for charge carriers in parallel to an outer conductive layer, which may be a transparent conductive oxide layer. Direction deposition of metal can be employed to form the reflective metal portions.

The invention relates to a method for the surface finishing of components in photovoltaic systems, in which the components are coated with a PCM-containing composition (PCM = phase change material) which is a composite of (a) a preferably encapsulated phase change material, and (b) a binder.

A photovoltaic device includes a substrate structure and a p-type semiconductor absorber layer, the substrate structure including a CdSSe layer. A photovoltaic device may alternatively include a CdSeTe layer. A process for manufacturing a photovoltaic device includes forming a CdSSe layer over a substrate by at least one of sputtering, evaporation deposition, CVD, chemical bath deposition process, and vapor transport deposition process. The process includes forming a p- type absorber layer above the CdSSe layer.


patente Solicitante

47 Anexos

CN

1034

2743

9AC

N10

4426

401A

TELL

HO

W S

CI T

ECH

CO

LTD

XI A

N S

IKU

N E

LEC

TRO

NIC

SC

IEN

CE

&

TEC

HN

OLO

GY

CO

LTD

Photovoltaic power

generation device based on distributed power

supply access cabinet

Medium-frequency power-

supply system method powered by photovoltaic power supply

A photovoltaic power generation device based on a distributed power supply access cabinet comprises a photovoltaic array, a photovoltaic combiner box, a photovoltaic power distribution cabinet, a transformer, a load I, the distributed power supply access cabinet, a power grid and a load II. The photovoltaic power generation device is characterized in that the photovoltaic array, the photovoltaic combiner box and the photovoltaic power distribution cabinet are sequentially connected, the photovoltaic power distribution cabinet is respectively connected with the transformer and the load I, the transformer, the power grid and the load II are connected on the distributed power supply access cabinet, the distributed power supply access cabinet comprises a group of switch cabinets, the switch cabinets include an incoming cabinet, a PT (potential transformer) cabinet, a measuring cabinet and an outgoing cabinet, and a cabinet body of each switch cabinet comprises a bus chamber, a circuit breaker handcart chamber and a cable chamber. The photovoltaic power generation device is applicable to a three-phase alternating-current single bus with 3-12KV rated voltage, 50Hz and 630-1600A rated current in a distributed energy system and a single bus segmented system and used for receiving and distributing electric energy, large-scale photovoltaic power generation and high-voltage power distribution are possible, and application of photovoltaic power generation to large-scale industries and civilian production is effectively promoted.

The invention discloses a medium-frequency power-supply system method powered by a photovoltaic power supply. The medium-frequency power-supply system method comprises a storage-battery pack, a solar array (PV), a photovoltaic power-supply controller, a primary inverter bridge, a boosted circuit, a full-bridge rectifying circuit, a medium-frequency full-bridge inverter power supply, a resonance loop, a driving circuit, a waveform generating circuit, a trigger circuit, a feedback detecting circuit, a sampling feedback (closed-loop) control circuit and a load. According to the medium-frequency power-supply system method, energy saving effect and emission reduction as well as environmental protection are realized by developing new energy resources and utilizing the technology of the new energy resources, and the invention fully relates to a series of technologies of a construction industry, energy-resource utilization, a metal casting industry and a heat-processing and hot-working manufacturing industry.


patente Solicitante

48 Anexos

JP20

150

1957

4AW

O20

160

4211

5A1

JP0

5773

321B

2

SAIN

T G

OB

AIN

PE

RFO

RMA

NC

E PL

AST

CO

MM

ISSA

RIAT

EN

ERG

IE

ATO

MIQ

UE

SUN

POW

ER C

ORP

FRAMED DEVICE, SEAL, AND

METHOD FOR MANUFACTURING

THE SAME

SEMI-TRANSPARENT SEMI-

PHOTOVOLTAIC DEVICE

COMPRISING CELLS MONOLITHICALLY INTERCONNECTED

IN SERIES

PHOTOVOLTAIC MODULE WITH REMOVABLE

WIND DEFLECTOR

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an improved photovoltaic device capable of reducing costs without the need for excess effort in assembly.SOLUTION: A photovoltaic device is a framed device. A framed device 100 includes a substrate 108, a frame 102, and a seal 106. The substrate 108 has a first length, a first width, and a peripheral edge. The frame 102 has a second length, a second width, and a groove 104 that runs along the second length and the second width. The groove 104 is substantially engaged with the peripheral edge of the substrate. The seal 106 is disposed within the groove 104 of the frame 102, runs contiguously from the substrate 108 to the frame 102, and includes a foamed polymer.

The production of a photovoltaic device comprises: the provision of a substrate that is transparent across all or part of the solar spectrum; the formation, on the substrate, of a stack of thin layers including a first layer forming a rear electrode, a photoabsorptive second layer that absorbs light across the solar spectrum, a third layer (60) forming a front electrode, and a fourth buffer layer between the second and third layers, said stack forming a plurality of adjacent photovoltaic cells on the substrate; the formation of a plurality of holes (70) in each cell, each hole extending through the thickness of the first, second, third and fourth layers (60) so as to open onto the substrate, comprising the use of at least a first lift-off step using a first set of elements of a first resin that are deposited on the substrate prior to the formation of the first layer; and the electrical in-series connection of all or some of the adjacent cells by means of monolithic interconnection, using a second set of elements of a second resin that are deposited on the substrate prior to the formation of the first layer. The invention also relates to a method for the production of the photovoltaic device.

A photovoltaic (PV) module assembly including a PV module, a deflector, and a clip. The PV module includes a PV device and a frame. A PV laminate is assembled to the frame, and the frame includes a support arm forming a seat. The deflector defines a front face and a rear face, with the clip extending from either the trailing frame member or the rear face of the deflector. In a mounted state, the deflector is nested within the seat and is releasably mounted to the trailing frame member via the clip. In some embodiments, the support arm forms a second seat, with the PV module assembly providing a second mounted state in which the deflector is in a differing orientation/slope, nested within the second seat and releasably mounted to the trailing frame member via the clip.


patente Solicitante

49 Anexos

WO

2015

00

3380

A1

US2

014

034

5673

A1

REN

ESO

LA Z

HEJ

IAN

G

LTD

ALL

IAN

CE

SUST

AIN

AB

LE

ENER

GY

SOLAR PHOTOVOLTAIC PANEL FIXING DEVICE AND

CLAMPING BLOCK THEREOF

Photovoltaic Sub-Cell Interconnects

A solar photovoltaic panel fixing device, comprising a guide rail (2) and a plurality of pressing block components (3, 4); wherein the guide rail is provided with a pressing block clamping groove (21) along the length direction thereof; a first clamping block (31, 41) of the pressing block component is in sliding match relative to the pressing block clamping groove, the pressing block thereof is used for tightly clamping a solar photovoltaic panel (1); in the cross section of the guide rail, the pressing block clamping groove appears in a half-surrounding shape of being large outside and being small inside and forms a notch (212) which is in a corresponding half-surrounding shape; furthermore, the pressing block clamping groove and the first clamping block which are adapted meet the condition that the width of the notch of the pressing block clamping groove is greater than the minimum size of the corresponding first clamping block and less than the maximum size of the first clamping block. Preferably, the cooperation manner of a supporting leg component (5) of the fixing device and the guide rail is the same as that of the pressing block component and the guide rail. By applying the fixing device, the disassembly and assembly of the clamping blocks of the pressing block component or the supporting leg component of the guide rail can be performed conveniently, thereby effectively controlling the installation cost for fixing the solar photovoltaic panel. Also provided is a clamping block.

Photovoltaic sub-cell interconnect systems and methods are provided. In one embodiment, a photovoltaic device comprises a thin film stack of layers deposited upon a substrate, wherein the thin film stack layers are subdivided into a plurality of sub-cells interconnected in series by a plurality of electrical interconnection structures; and wherein the plurality of electrical interconnection structures each comprise no more than two scribes that penetrate into the thin film stack layers.


patente Solicitante

50 Referencias

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—REFERENCIAS

51 Referencias

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ESTUDIO DEL ESTADO DEL ARTE: ENERGÍA SOLAR...

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