Nuevos avances en células solares con múltiples uniones
Este material InGaN ofrece muchas posibilidades para el desarrollo de dispositivos fotovoltaicos (PV) con múltiples uniones muy eficientes, pues presenta una muy buena absorción y gran variedad de bandas prohibidas anchas. No obstante, por diferentes razones tecnológicas, su eficiencia de conversión no alcanza los valores necesarios para su comercialización. En el proyecto SOLARIN (Solar cells based on InGaN nanostructures on silicon), un equipo de científicos aplicó nuevas estrategias para el diseño de células solares InGaN que pueden conducir a obtener células con múltiples uniones que abarquen todo el espectro solar con altas eficiencias de conversión. En el proyecto se incluyeron consideraciones importantes como la estabilidad de las células bajo radiación solar intensa y su compatibilidad con la tecnología de silicio. La investigación se inició con estudios básicos sobre capas individuales de InGaN sobre silicio y continuó con la fabricación y caracterización de dispositivos que integran InGaN en la región oxidada. Los científicos utilizaron epitaxia de haces moleculares asistida por plasma para controlar el crecimiento de la capa de InGaN, y así obtuvieron películas de InGaN de muy buena calidad con alto contenido de In (30 %). InGaN creció en un tampón de GaN sobre un sustrato transparente, el zafiro. No obstante, es posible utilizar este mismo método con sustratos de silicio. En los procesos de síntesis de películas con un alto contenido de In, el espesor y la composición de la película no dependen exclusivamente de las condiciones de crecimiento, sino también del estado de tensión generado por las subcapas. Se encontró que en las capas de InGaN espesas existe una interrelación entre la disminución de la tensión y el contenido de In. El equipo también desarrolló un diseño de contacto tipo p doble, basado en níquel y oro, lo que permite resolver los inconvenientes relacionados con la transparencia y recopilación de portadores. Si bien estas células solares no se aproximan aún a las mejores prestaciones logradas con otras, el trabajo fue innovador pues no se realizaron tratamientos de superficie ni se utilizaron revestimientos superiores ni posteriores. Gracias a SOLARIN Europa se mantiene a la vanguardia en PV de alta eficiencia. Gracias a las células solares de InGaN de banda ancha existen cada vez más opciones tecnológicas como los PV integrados en edificios, vallas eléctricas y bombas de agua que funcionan con energía solar, electrificación rural con sistemas PV, sistemas de tratamiento de agua y vehículos espaciales y alimentados con energía solar.
Palabras clave
Múltiples uniones, células solares, InGaN, fotovoltaico, silicio, energía solar
