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JORGE ANDRES GUERRA TORRES

JORGE ANDRES GUERRA TORRES

JORGE ANDRES GUERRA TORRES

Doctor en Física, PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU

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Magíster en Física (PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU)

DOCENTE ORDINARIO - PRINCIPAL
Docente a tiempo completo (DTC)
Departamento Académico de Ciencias - Sección Física

Investigaciones

Se encontraron 26 investigaciones

2020 - 2021

Caracterización de módulos fotovoltaicos bifaciales bajo las condiciones climáticas de Lima

Actualmente, el gobierno peruano está preparando una reforma de la política energética nacional que permita incrementar el porcentaje de energía renovable del país. Por las ventajas técnico-económicas que ofrece, la tecnología fotovoltaica (FV) es la técnica renovable de generación de energía eléctrica que mayor tasa de crecimiento ha presentado en la última década. El mercado ofrece múltiples productos comerciales de diferentes tecnologías FV, entre ellas los módulos de tecnología bifacial, que permite captar la energía solar por ambas caras. Aún no existen estudios científicos sobre el verdadero comportamiento particular de esta en el país. En este proyecto se investigará el desempeño de dos distintas tecnologías y dos diferentes configuraciones de módulos FV bifaciales. Para ello, será obtendrá y analizará la curva característica de corriente-voltaje del módulo. A la vez se registrarán las variables meteorológicas de interés (irradiancia, albedo, temperatura, polvo, etc.) que afectan a su producción energética. Debido al peculiar clima limeño, donde durante los meses de invierno el cielo se encuentra mayormente nublado y con un gran componente de radiación difusa, se aplicarán y compararán dos configuraciones de orientaciones de los módulos bifaciales: (1) orientación hacia el norte con una inclinación de 15°, y (2) posición vertical con las caras del módulo orientadas hacia el este y oeste. A partir de los resultados experimentales de ambas configuraciones, se aplicarán modelos matemáticos y físicos que permitan extraer y evaluar los parámetros eléctricos principales de los módulos bifaciales. En este sentido, se podrá predecir la producción de energía FV para estas condiciones y seleccionar la tecnología y configuración adecuada. Los resultados conducirán a entender mejor el rendimiento y comportamiento de los módulos bifaciales bajo las condiciones climáticas de Lima. Además, los datos obtenidos facilitarán los estudios de ahorro energético y económico.

Participantes:

Instituciones participantes:

  • PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU - Dirección de Fomento de la Investigación (DFI) (Financiadora)
2019 - 2021

Production and opto-electronic characterization of multifunctional semiconductor materials for applications in solar cells and electroluminescent devices

The present proposal aims to fund the research activities of the group and the laboratory for the next two years, i.e. fund materials, conferences and research stages. These activities are align to the research of rare earth doped widebandgap semiconductors for up and down conversion layers, the study of metalorganic triple cation perovskites and passivation layers for photovoltaic applications, as well as the production and characterization of transparent conductive oxides doped with rare earths and transition metal ions for down shift layers. With exception of the perovskites, the materials are growth by sputtering and characterized by means of FTIR, Raman, PL and CL spectroscopy, Van Der Pauw, capacitance-voltage, XRD and Variable Angle Spectral Ellipsometry (VASE). The materials under study are SiC and AlN doped with Tb and Yb, for up/down conversion layers. AlN for surface passivation of Si wafers as well as Liquid Phased Crystalized Si (LPC-Si) for thin film solar cells. ITO and AZO doped with Tb and Tm, for multifunctional light emitting materials and downshift layers, and doped with Cr for acetone sensing, and perovskites. In particular, the production and part of the characterization of the perovskites and LPC-Si are perform in collaboration with the Helmholz Zentrum Berlin (HZB), Germany, in the framework of a memorandum of understanding. The rest of materials are fully produced and characterized in our laboratories. The main objectives of the project are to study: The thermal activation of rare doped materials and excitation mechanism after thermal annealing treatments. The effect of annealing treatments and doping with rare earths and transition metal ions on the electrical conductivity and optical transparency of ITO and AZO. The passivation capabilities of AlN and other dielectric thin films in order to improve the efficiency of Si based solar cells.

Participantes:

Instituciones participantes:

  • PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU - Dirección de Fomento de la Investigación (DFI) (Financiadora)
2018 - 2021

Desarrollo de un proceso de galvanizado por difusión térmica de espesor controlado, para mejorar la productividad y la calidad en la producción de piezas galvanizadas por inmersión, de las PyMEs del Perú

La formación de recubrimientos de Zinc (Zn) y aleaciones intermetálicas de Zn es una de las técnicas de procesamiento comerciales más importantes para la protección de componentes de ferrosos expuestos a medios corrosivos. Estos recubrimientos son usados para mejorar la resistencia a la corrosión de superficies ferrosas en medios acuosos a través de dos mecanismos: 1. Protección tipo barrera y 2. Protección galvánica. En la protección tipo barrera, el recubrimiento de Zn separa el sustrato del ambiente corrosivo, por lo que será el primero en corroerse antes de que el medio alcance el sustrato. En la protección galvánica, el Zn es un metal menos anódico que el hierro (Fe) por lo que se corroerá como sacrificio para proteger el sustrato incluso si parte de este es expuesto al ambiente. Los procesos de galvanizado típicamente usados en la industria son galvanizado por inmersión en caliente (hot dip galvanizing), pulverizado/rociado de Zn caliente (thermal spray galvanizing), galvanoplastia (electroplating) y termodifusión (sherardizing). Dependiendo de la aplicación, volumen y acabado, se estila usar un método u otro. Las aplicaciones cubren áreas, en tecnología aeroespacial, automóvil, construcción, decoración, marina, minería, defensa, energía y renovables, petróleo, gas y telecomunicaciones, entre otras. El objetivo de este proyecto ha sido desarrollar un prototipo de proceso de termodifusión que permita el galvanizado de pernos de construcción con un mejor acabado y desempeño de protección que el de galvanizado por inmersión. En esta memoria técnica se detallan los procedimientos experimentales realizados sobre pernos galvanizados por inmersión en caliente, así como por termodifusión, de acuerdo con variantes realizadas a este último proceso. Esto con el fin de evaluar y contrastar el desempeño de las piezas galvanizadas y buscar estrategías de optimización del nuevo proceso

Participantes:

Instituciones participantes:

  • InnovatePeru - - (Financiadora)
  • MyZ - -- (Financiadora)
  • PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU - Departamento de Ciencias, Sección Física (Financiadora)
  • PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU - Departamento de Invenieria, Sección Mecanica (Financiadora)
2018 - 2020

Nuevos materiales para aplicaciones fotovoltaicas: Perovskita y tierras raras

"Estancias en Cooperación con DAAD Alemania" Convocatoria 2017 Proyecto de investigación científica colaborativo con Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB). La investigación fotovoltaica tiene dos objetivos principales: Reducir el costo de las celdas solares y/o mejorar su eficiencia en la conversión de energía. El propósito de este proyecto cooperativo es contribuir a ambos objetivos mediante la investigación de nuevos materiales fotovoltaicos de perovskita y tierras raras. La perovskita ha surgido como un material muy prometedor y de bajo costo para películas absorbentes en celdas solares. En particular, las llamadas celdas solares ¿tándem¿ de silicio/perovskita, compuestas de capas superpuestas de cada material, muestran gran potencial para superar las actuales celdas solares de silicio de unión única. El HZB desarrolla celdas solares de silicio de hetero-unión, que sirven como la base de la celda tándem. Uno de los principales desafíos es sintonizar la energía del ancho de banda de la perovskita para optimizar eléctrica y ópticamente la estructura tándem. El objetivo del proyecto es obtener conocimiento preciso del índice de refracción complejo, ancho de banda óptico y fotoconductancia de la capa de perovskita. Un segundo enfoque para superar el límite de la eficiencia de una celda solar es incorporar procesos de conversión descendente y ascendente de luz. Las energías de fotón mayores al ancho de banda de la capa absorbente son perdidas parcialmente por termalización, y las energías menores son perdidas totalmente por falta de absorción, lo cual limita la eficiencia de las celdas solares de unión única. El Grupo de Ciencia de los Materiales de la PUCP está investigando las propiedades ópticas y luminescentes de las tierras raras de terbio (Tb) e yterbio (Yb). El objetivo del proyecto es demostrar los procesos de conversión descendente y/o ascendente de las tierras raras en un dispositivo fotovoltaico.

Participantes:

Instituciones participantes:

  • Fondo Nacional de Desarrollo Científico, Tecnológico y de Innovación Tecnológica (FONDECYT) - FONDECYT (Financiadora)
  • HELMHOLTZ-ZENTRUM BERLIN - Institue for Silicon Photovoltaics (Financiadora)
  • PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU - DAC, Sección Física (Financiadora)
2018 - 2019

Effect of terbium doping on the optical, electrical and luminescence properties of ITO and AZO transparent conductive thin films

The effect of terbium doping on the optical, electrical and light emission properties of sputtered indium tin oxide and aluminum doped zinc oxide thin films will be investigated for different annealing conditions and dopant concentrations. The films will be prepared by RF magnetron sputtering maintaining a high transmittance in the ultraviolet, visible and near infrared spectral regions and a fairly low sheet resistance. In order to induce the activation of terbium luminescent centers, the films will be annealed up to 700°C under distinct atmospheres, high vaccum, air and oxygen. The variation of the terbium related integrated light emission intensity versus de annealing temperature and the impact on the optical and electrical properties are of main interest in this project. Optical transmittance, electrical resistivity and X-ray diffractometry will be registered after each annealing process to assess the compromise between the achieved light emission intensity and optical and electrical properties.

Participantes:

Instituciones participantes:

  • PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU - Departamento Académico de Ciencias (Financiadora)
  • PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU - Dirección de Fomento de la Investigación (DFI) (Financiadora)
2017

Bandgap engineering and passivation properties of amorphous SiNx and SiNx:O:H grown by RF-magnetron sputtering

Amorphous wide-bandgap semiconductors have attracted attention in the past decades. The reasons for this are twofold. First, these materials are suitable for applications in opto-electronic devices. For instance, a-SiC:H is currently a candidate to serve as photo-electrode in photo-electrochemical devices for hydrogen production [Zhu10]. Additionally, the interface between c-Si and amorphous silicon oxides/nitrides is of profound interest due to its numerous applications in microelectronics and energy conversion devices. Second, the modeling of several properties is very challenging and also they are very different from their crystalline counterpart. One important difference between amorphous and crystalline materials lay in the band-tail states. The origin of these tail states and how they merge into the extended conduction and valence band states is a still an unresolved issue. Band-to-band transitions are responsible for the main absorption and are the primary measure of the optical bandgap energy. Currently, the most prominent model for the fundamental absorption due to its easy implementation is the Tauc approach from which the Tauc-gap is calculated. However it is sensitive to both, band-tails states and the separation of the mobility edges. Furthermore it is not possible to systematically determine the fundamental absorption region from single absorption measurements due to the presence of the large band-tail states which overlap to the fundamental absorption in the typical measured spectral region. In the present one year project we attempt to produce and characterize a-SiNx and a-SiNx:O:H in the whole nitrogen composition range. Motivated by the recent publications [Gue16, Lie15] and [Sei11], we aim to tailor the optical bandgap of this material by manipulating its stoichiometry and then tune its electronic and optical properties by the incorporation of hydrogen and oxygen during the deposition process in order to improve its passivation qualities.

Participantes:

Instituciones participantes:

  • PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU - Departamento Académico de Ciencias (Financiadora)
  • PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU - Departamento Académico de Ingeniería (Financiadora)
  • PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU - Dirección de Fomento de la Investigación (DFI) (Financiadora)
2016 - 2017

INVESTIGACIÓN DE PELÍCULAS AMORFAS DELGADAS PARA LA PASIVACIÓN DE SILICIO EN APLICACIONES FOTOVOLTAICAS

El propósito de este proyecto es investigar las propiedades de pasivación y propiedades ópticas de recubrimientos de películas amorfas delgadas de Oxido de Nitruro de Silicio (SiOxNy) sobre silicio cristalizado en fase líquida (LPC-Si), de (Sub-)Oxido de Silicio (a-SiOx:H) y de Nitruro de Alumino (AlN), sobre obleas de silicio cristalino (c-Si). El objetivo es obtener un mejor entendimiento y mejor control de los procesos de optimización de la eficiencia de los dispositivos fotovoltaicos en los que son integrados. Para ello, se estudiarán las propiedades eléctricas y ópticas de las interfaces de c-Si y LPC-Si con los diferentes materiales de recubrimiento.

Participantes:

Instituciones participantes:

  • CONCYTEC - - (Financiadora)
  • Helmholtz Zentrum Berlin - Institut for silicon Photovoltaics (Financiadora)
  • PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU - Departamento Académico de Ciencias (Financiadora)
  • SERVICIO ALEMAN DE INTERCAMBIO ACADEMICO(DAAD:DEUTSCHER AKADEMISCHER AUSTAU - - (Financiadora)
2015 - 2017

Caracterización electrónica de películas delgadas amorfas de AlN y SiN con un amplio ancho de banda, depositadas sobre obleas de silicio cristalino para aplicaciones fotovoltaicas

Innovate Perú - Beca para la repatriación de investigadores peruanos residentes en el extranjero (274-PNICP-BRI-2015): El proyecto incluye una cooperación con el Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) y el Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems (ISE), instituciones alemanas de investigación de tecnologías fotovoltaicas. El objetivo del proyecto es desarrollar nuevos conceptos de células solares de Silicio de mayor eficiencia y menor costo que las tecnologías actuales. Para ello se investigarán las propiedades de pasivación y ópticas de películas delgadas sobre silicio cristalizado en fase líquida (LPC-Si) y obleas de silicio cristalino (c-Si). Las películas investigadas son Nitruro de Alumino (AlN) y Nitruro de Silicio (SiN), Oxido de Nitruro de Silicio (SiOxNy) y Oxido de Silicio hidrogenado (SiOx:H). Se estudiaran y optimizaran las propiedades electrónicas y ópticas en las interfaces cuales afectan la eficiencia de las células solares. Los materiales serán depositados por dos diferentes métodos industriales: Radio Frequency (RF) Magnetron Sputtering y Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD).

Participantes:

Instituciones participantes:

  • HELMHOLTZ-ZENTRUM BERLIN - Institute for Silicon Photovoltaics (Financiadora)
  • HELMHOLTZ-ZENTRUM BERLIN - PVcomB (Financiadora)
  • PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU - DAC - Sección Física (Financiadora)
  • PROGRAMA NACIONAL DE INNOVACIÓN PARA LA COMPETIVIDAD Y PRODUCTIVIDAD - INNOVATE PERU (Financiadora)