Prototipos de celdas solares


Configuración de celdas solares

Información técnica


Giovanni Marín                                                                                        16/07/2019


Saludos mis estimados amigos de la comunidad científica Celda solar de Silicio | Autor @iamphysical


Y es que para la fabricación de una celda solar como dispositivo optoelectrónico, es requerimiento primordial la formación de una unión estructurada con material semiconductor con portadores mayoritarios de electrones y el otro material con conductividad eléctrica tipo p. Para esto se realiza el proceso de "impurificación" o dopado del silicio durante su síntesis a altas temperaturas introduciendo pequeñas cantidades de Boro para p-Si y de Fósforo para obtener n-Si. Remítase al artículo ¿Cómo se fabrican las células de Si? para obtener más información.



Configuración de una celda solar de Silicio | Autor @iamphysical


Aquí podemos observar unas microfotografías de una celda de Si y en su configuración está el contacto frontal de Plata (Ag), incorporación de Titanio (Ti) para facilitar la conducción de los portadores de carga y Silicio (Si).


¿Cuál es el punto a favor y en contra de este tipo de celda solar ?

Desde hace medio siglo, la celda de Si ha dominado el mercado mundial de generación eléctrica con el uso de sistemas fotovoltaicos y seguirá así por largo tiempo, ya que el dominio intelectual y sobre las técnicas y equipos de fabricación son ampliamente conocidos. Sin embargo, los avances en investigaciones dan lugar a la utilización, a baja escala, de otros materiales semiconductores (CdTe o CuInSe2) y otras configuraciones (vidrio, contacto trasero metálico, material absorbente, capa "buffer", material ventana, contacto frontal), donde el espesor del material activo pasa desde 300 µm en las de Si hasta 2 µm de espesor en CuIn0.7Ga0.3Se2.

Avance científico en el aumento de la eficiencia de conversión

El desarrollo de las tecnologías de fabricación de prototipos de celdas solares va desde el mejoramiento de obtención de material bulk monocristalino hasta la búsqueda de nuevas metodologías de fabricación de películas delgadas de semiconductores, lo que facilita la configuración de múltiples capas. En la siguiente gráfica podemos observar la evolución de la eficiencia de conversión de energía desde 1976 hasta 2017.



Eficiencia en celdas solares | Licencia Wikimedia


La oblea de Si con espesor de 250 µm tiene un valor de la brecha de energía EG ≈ 1,12 eV y se encuentra en el rango de máxima irradiancia solar, por lo que se ha tratado de conseguir nuevos materiales semiconductores como el CdTe (EG ≈ 1,54 eV), CuInSe2 (EG ≈ 1,04 eV) o Cu(In,Ga)Se(EG ≈ 1,04-1,67 eV) y constituye la línea de investigación que estoy desarrollando en la actualidad.



Prototipo de múltiples capas | Autor @iamphysical


Deposición de películas delgadas sobre vidrio

Una de las etapas para fabricar cualquiera de los prototipos de celdas solares pasa por el proceso de deposición de cada una de las capas constitutivas sobre un sustrato de vidrio y determinar las condiciones ideales para la deposición; pH, espesor, brecha de energía, resistividad eléctrica, incluyendo la adherencia sobre una superficie lisa o rugosa.



Deposición de películas delgadas de ZnO 4-7 µm | Autor @iamphysical


Las técnicas de deposición ya las he tratado en artículos anteriores y puedo mencionar: Inmersión Química o SILAR para ZnO, Deposición por Baño Químico para el CdS, Evaporación Térmica Convencional para CuInTe2 o CuInSe2, siendo el espesor de cada capa el parámetro más importante para facilitar el transporte de carga de los portadores y la transparencia ante la incidencia de la radiación solar.




La deposición capa sobre capa no garantiza la formación de una unión homogénea, así como tampoco la deposición de un material tipo p sobre otro tipo n forma un dispositivo de unión p-n, ya que es necesario realizar un proceso de tratamiento térmico para activar dicha unión!

Aportes de esta publicación

En mi anterior publicación, recibí 2 comentarios, uno de @carloserp-2000 y otro de @djredimi2 y lo más importante para mi fue que me sentí satisfecho de haber transmitido algunas experiencias y conocimientos sobre la Física del Estado Sólido, Física de la Materia Condensada, Semiconductores y sobre todo la componente humana del buen convivir con las demás personas, el buen trato, la ética y honestidad que nos debe caracterizar en el ámbito de nuestra vida como Científicos.

En cuanto a este artículo puedo resaltar el hecho que parte de la Investigación Científica está relacionada con la experimentación, y que esta etapa involucra las ciencias, tecnología, ingeniería, matemáticas y otras áreas del conocimiento en búsqueda de un "producto científico-tecnológico" que satisfaga las necesidades del Mundo Globalizado.


Referencias y lectura recomendada


Te invito a visitar mi página oficial en la aplicación https://www.steemstem.io





Comments 4





This post has been voted on by the SteemSTEM curation team and voting trail. It is elligible for support from @utopian-io.

If you appreciate the work we are doing, then consider supporting our witness **stem.witness**. Additional witness support to the **utopian-io witness** would be appreciated as well.

For additional information please join us on the **SteemSTEM discord** and to get to know the rest of the community!

Thanks for having added @steemstem as a beneficiary to your post. This granted you a stronger support from SteemSTEM.

Thanks for having used the steemstem.io app. You got a stronger support!

16.07.2019 22:15
0

To listen to the audio version of this article click on the play image.

Brought to you by @tts. If you find it useful please consider upvoting this reply.

16.07.2019 22:22
0

Hi @iamphysical!

Your post was upvoted by Utopian.io in cooperation with @steemstem - supporting knowledge, innovation and technological advancement on the Steem Blockchain.

Contribute to Open Source with utopian.io

Learn how to contribute on our website and join the new open source economy.

Want to chat? Join the Utopian Community on Discord https://discord.gg/h52nFrV

17.07.2019 04:53
0