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En camino hacia celdas solares más eficientes

La producción de celdas solares a partir de silicio es un paso de la mayor importancia hacia el objetivo de reducir las emisiones de dióxido de carbono procedente de los combustibles fósiles y para garantizar la independencia energética de Europa. Como parte de esta iniciativa, el proyecto TOPSICLE ha desarrollado un proceso industrial de bajo coste para manufacturar celdas y módulos de silicio policristalino (mc-Si) de alta eficiencia.

Energía

Los miembros del equipo de investigación de TOPSICLE trazaron un plan de trabajo para facilitar la producción a escala industrial de módulos fotovoltaicos de mc-Si con una eficiencia del 20%. El plan de trabajo describía dos conceptos distintos de celda: la celda producida mediante serigrafía y la celda de contacto enterrado. Los socios del proyecto de la Universidad de Constanza (Alemania) llevaron a cabo muy detalladamente un análisis de pérdidas y una comparación de las celdas de mc-Si con eficiencias del 17,6% y 18,1%. El potencial de eficiencia de las celdas se evaluó mediante el modelado PC1D, con el objetivo de llegar a producir celdas solares de mc-Si de gran área con un 20% de eficiencia en el futuro. El análisis de pérdidas de la celda solar con un 18,1% de rendimiento indicó que es posible conseguir mejoras significativas sustituyendo el campo de la cara posterior, de aluminio sobre la totalidad de la superficie, por un campo con un esquema de contactos locales en dicha cara. Este cambio asegura una baja velocidad de recombinación y una alta reflectividad óptica sobre la superficie de la cara posterior. Bajo el recubrimiento antirreflectante de nitruro de silicio se introdujo una lámina delgada adicional de óxido de silicio térmico para reducir la velocidad de recombinación en la cara anterior. Un parámetro esencial para determinar el rendimiento de una celda solar es el factor de forma. La introducción de la lámina de óxido de silicio dio lugar a un factor de forma del 77% para la celda de un 18,1% de rendimiento. Anteriormente se había conseguido un factor de forma del 78% utilizando un proceso similar de metalización, así que es realista esperar conseguir un factor de forma del 79% en un futuro cercano. Mediante un diseño de celda sin pérdidas por sombreado es posible llevar a cabo una mejora adicional para aumentar la eficiencia. Esta técnica se basa en el concepto de contacto enterrado inclinado. La aplicación con éxito de todas las mejoras indicadas en el plan de trabajo podría dar lugar a densidades de corriente de 39,6mA/cm2 y tensiones en circuito abierto de 642,9mV. Esto permitiría desarrollar celdas solares de mc-Si con una eficiencia del 20,1%.

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