¿Pueden los dispositivos semiconductores de ancho de banda ancho ayudar a reducir el costo de la energía renovable?

Answer 1

Prefacio. Hola hola Anónimo, tú que hiciste esta investigación, creo que sería honorable si no te ocultaras y revelaras quién eres, ¿ja?

Esta no es mi área de especialización en lo que respecta a las tecnologías de sistemas de energía renovable. Esto es lo que hago, sin embargo, sé sobre las brechas de la banda. Y, supongo que lo que estoy a punto de compartir es en el esquema más amplio por qué está haciendo esta investigación.

En 1998, el objetivo del Programa de Hidrógeno del Departamento de Energía era reemplazar de 2 a 4 quads de energía convencional con hidrógeno para 2010, y reemplazar 10 quads al año para 2030. NB: Un quad es la cantidad de energía consumida por 1 millón hogares en los Estados Unidos

Hace más de quince años, algunos científicos de NREL intentaron construir un “Santo Grial” fotoelectroquímico (PEC) contemporáneo, un Santo Grial que involucra la energía solar renovable y fácilmente disponible para liberar hidrógeno del oxígeno en el agua para producir combustible de hidrógeno para su uso en estacionario aplicaciones y sistemas de transporte. Pero los únicos semiconductores que existen a la derecha, niveles de energía bien definidos para generar hidrógeno y oxígeno son los pobres absorbentes de la luz solar. Y entonces…

… estos investigadores construyeron un dispositivo tipo sándwich de dos materiales semiconductores diferentes, fosfuro de indio y galio (GaInP2) y arseniuro de galio (GaAs). GaInP2 es un buen absorbedor de luz ultravioleta (UV) y en la producción de electrones aprovecha la energía adecuada para la producción de hidrógeno. GaAs es un buen absorbente de luz infrarroja (IR) y en la producción de agujeros que aprovechan la energía adecuada para la producción de oxígeno. Fosfuro de galio e indio (GaInP2) con una energía de separación de banda de 1.8-1.9 eV, pero este semiconductor es sensible al pH y se corroe fácilmente. El arseniuro de galio (GaAs) posee una energía de separación de banda directa de 1.4 eV y es un buen emisor de luz, pero es costoso, no forma una capa aislante adherente estable y carece de la mayor movilidad del orificio que normalmente se encuentra en el silicio.

Aquí está el artículo: http://www.sciencemag.org/conten…

Por cierto: no tengo idea de qué progreso han hecho desde que vi por primera vez su investigación en 2005.

Answer 2

Ok, entonces los semiconductores de banda ancha generalmente son GaN y SiC.
GaN se usa principalmente para circuitos lógicos, hay algunas propiedades que lo hacen inadecuado para su uso en Power Electronics.
SiC, por otro lado, es adecuado para la electrónica de potencia.
Consulte la figura de mérito de Baliga para conocer la usabilidad de diferentes materiales para transistores.

Cuando se habla de reducir el costo de las energías renovables y los semiconductores, los lugares donde se pueden reducir son:
Costo de los componentes electrónicos de potencia
Pérdidas en los circuitos electrónicos de potencia.

El costo de los semiconductores de banda ancha es solo la economía de escala, una vez que la tecnología esté más establecida, más personas la comprarán, por lo tanto, más producción y la reducción de costos estándar con la producción en masa.

Las pérdidas en los circuitos electrónicos de potencia también son un factor importante, sin ser demasiado técnico, solo puedo decir que las pérdidas en los dispositivos SiC son menores que los dispositivos Si. Obviamente, esto ahorra dinero en la operación del circuito, que también es un factor de costo importante.

Ahora, todo esto lo digo con respecto a los dispositivos SiC que se están investigando ampliamente en el campo de la electrónica de potencia. No estoy seguro de cuál es la investigación que se está realizando con Gart Gart y no puedo comentar sobre su efecto sobre el costo de las energías renovables.