Estudio de los efectos de dopaje de base en células solares de silicio. Contribución al diseño para distintos modos de iluminación

Resumen

En esta tesis se presenta un análisis exhaustivo de la contribución de la región de base a las prestaciones de células solares de silicio. En este trabajo se tratan fenómenos como infralinealidad y supralinealidad de la corriente de cortocicuito, además de efectos de modulación y de modulación de la conductividad, que ocurren según el tipo de base y modo de operación de las células solares. Estos efectos solamente habían sido verificados experimentalmente y hasta entonces no suficientemente aclarados en la literatura. Por lo tanto, con el objetivo de estudiar los fenómenos que se producen en la base, se fabricó y midió una gran cantidad de células solares de tipo p y n, con resistividades de base comprendidas entre 0,3 y 1000 omega por cm. Por otra parte, se ha desarrollado un modelo teórico para el análisis de características de células solares que permite el estudio de la región de base en condiciones de inyección arbitraria. El modelo se basa en la linearización por tramos de las ecuaciones de transporte y resolución por concatenación de arcos de solución analítica. Por primera vez se ha atribuido el comportamiento supralineal de la corriente de cortocircuito con la concentración luminosa a la acción del campo eléctrico, que empuja a los portadores minoritarios hacia la unión p-n, reduciendo la recombinación en base. Se ha comprobado que también la infralinealidad de la corriente de cortocircuito se debe al campo eléctrico, el cual, por medio de su acción reductora sobre el perfil de portadores minoritarios, produce una demodulación progresiva de la conductividad de base y un efecto aparente de resistencia en paralelo. Para aumentar la eficiencia de conversión de aquellas células afectadas por la infralinealidad de la corriente de cortocircuito, se ha propuesto iluminar la célula por el lado posterior. Se han definido unas reglas de diseño, para la tecnología de fabricación disponible, que pueden ser de especial interés