Abstract

MORALES-ACEVEDO, A.. Diseño óptimo y realización de celdas solares de silicio para producción industrial: Estado del arte de la investigación en México. Rev. mex. fis. [online]. 2004, vol.50, n.5, pp.431-442. ISSN 0035-001X.

Mostramos aquí el trabajo que el autor y su grupo han desarrollado a lo largo de varios arios para el diseño y realización de celdas solares de silicio con emisores selectivos factibles de fabricarse en ambientes industriales. La metodología de diseño de las celdas solares se basa en la solución de las ecuaciones de transporte de carga en dispositivos semiconductores, tomando en cuenta la variación de movilidades y tiempos de vida en regiones con impurificación no uniforme (perfil tipo Gaussiano como se obtiene a partir de procesos de difusión o de implantación iónica), y fenómenos tales como la recombinación Auger y la reducción de banda prohibida en silicio altamente impurificado. Igualmente, se desarrolló un programa de computadora para el diseño del enrejado colector de corriente, tomando en cuenta el flujo lateral de corriente en el emisor, así como las limitaciones debidas a la tecnología de fabricación de los dedos colectores de corriente. Además, se cuenta con un programa que permite optimizar el espesor de capas antireflejantes múltiples, dado el índice de refracción respectivo, dependiendo del método de obtención de las mismas. También se describen los procesos que se requieren para hacer celdas solares de silicio, así como diversos experimentos que nos han permitido mejorar la eficiencia de conversión de este tipo de dispositivos. Por ejemplo, se han depositado capas de nitruro de silicio por la técnica de depósito en fase vapor ayudado por plasma (PECVD) a partir de SiH₄/NH₃, y se han optimizado las condiciones de depósito para lograr la pasivación de estados de superficie en el emisor, al mismo tiempo que actúe como capa antireflejante óptima. Igualmente, se muestra la realización de un nuevo proceso de aleación de aluminio en la parte posterior que causa un incremento de más del 20 % en la eficiencia de conversión respecto a celdas realizadas con técnicas convencionales, debido a efectos de gettering de impurezas metálicas. También se muestra el diseño y obtención de una doble capa antireflejante óptima sobre celdas solares de silicio en base a TiO₂/SiO₂.

Keywords : Celdas solares; silicio; energía fotovoltaica.