Células solares de heterounión de silicio

Resumen

En la actualidad, las células solares basadas en obleas de silicio cristalino (mono y policristalino) permanece dominante en el mercado fotovoltaico con más de un 90 de la producción total, a pesar del alto coste de la fabricación de las obleas y de la necesidad de altas temperaturas durante el proceso de difusión de los dopantes. El éxito de esta tecnología reside principalmente en sus buenas eficiencias de conversión y en la madurez de sus procedimientos industriales. Durante las últimas décadas se han desarrollado distintas tecnologías y diseños para la fabricación de células solares con objeto de reducir costes, sin que ello perjudique a las eficiencias. En los años 70 se incorporó la tecnología de lámina delgada para la fabricación de células, siendo la deposición de silicio amorfo hidrogenado (a-Si:H) la que mayor éxito ha experimentado a escala industrial, con un 3.4 de la producción del mercado fotovoltaico actual. Se caracterizan por sus pequeños espesores (del orden de 1 µm) y por sus procesos de fabricación a baja temperatura. Sin embargo, debido a la amorficidad del material y a la aparición de defectos fotoinducidos, las eficiencias son inferiores a las de las células de silicio cristalino. A comienzos de los años 80 se comenzó a combinar ambas tecnologías como una alternativa para la fabricación de células. Son las denominadas células solares de heterounión de silicio. En dichas células se utiliza como absorbente un substrato de c-Si sobre el que se deposita un emisor de silicio amorfo hidrogenado o microcristalino en lámina delgada. Típicamente, el emisor se deposita mediante un proceso de PECVD (corresponde a las siglas en inglés de ¿deposición química a partir de la fase vapor asistido por plasma¿). Dentro de esta tecnología sobresalen las células de heterounión HIT, comercializadas por Sanyo, con una eficiencia superior al 22 . En los últimos años destaca el rápido crecimient o de la producción de este tipo de células, con una cuota de mercado próxima al 7 . En la memoria de esta tesis doctoral se recogen los resultados obtenidos en células de heterounión de silicio fabricadas y diseñadas en el CIEMAT. En primer lugar se estudian cada una de las partes que componen a la célula, es decir, el absorbente de silicio cristalino, el emisor de silicio amorfo y microcristalino y la capa antirreflectante. Una vez optimizadas, se diseñó y se fabricó el dispositivo solar, te...