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Improved material quality and light trapping in thin film silicon solar cells

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Producción energética económica pero eficiente

Científicos dotados con fondos europeos se afanan en superar los dos obstáculos principales a la implantación generalizada de las celdas solares o fotovoltaicas (el coste y la eficiencia) empleando materiales novedosos.

Cambio climático y medio ambiente

La tecnología de celdas fotovoltaicas, que aprovecha la luz del Sol para producir electricidad, ya se implementa de forma comercial en paneles solares por todo el mundo. No obstante, una penetración más importante y amplia en el mercado requiere superar los obstáculos actuales, relacionados con la eficiencia y los costes. Un grupo de científicos inició el proyecto «Improved material quality and light trapping in thin film silicon solar cells» (SILICON_LIGHT) con el objetivo de aumentar la eficiencia y, así, reducir los costes de generación de energía. Los socios del proyecto desarrollaron láminas de silicio muy delgadas y de alta calidad sobre láminas de plástico económicas. Los objetivos técnicos incluían el desarrollo de contactos posteriores texturados que fueran adecuados para maximizar el atrapamiento de la luz en las láminas delgadas y mejores materiales absorbentes de silicio microcristalino para aumentar la obtención de corriente. Además, se han creado nuevas láminas de óxidos conductores transparentes (TCO) que deberían reducir las pérdidas eléctricas y la degradación debida a la humedad. Los científicos fabricaron láminas de 30 cm de largo dotadas con contactos posteriores texturados. Para mejorar la eficiencia, aplicaron silicio microcristalino con fracciones cristalinas elevadas utilizando procesos de depósito que previenen o mitigan la formación de grietas. Las láminas se estudiaron mediante microscopía electrónica de efecto túnel de alta resolución. Se desarrollaron nuevos materiales TCO que reúnen las ventajas del óxido de estaño e indicio y del óxido de zinc, los cuales se aplicaron satisfactoriamente en una planta de producción a escala piloto. Entre estos materiales alternativos, se halló uno que presentaba un ratio superior de rendimiento a coste. También se fabricaron a escala de producción piloto células fotovoltaicas hechas con silicio amorfo y con textura difractora de la luz en la cara posterior. Los socios del proyecto ya planean usar los materiales y componentes procedentes de las innovaciones de SILICON_LIGHT en distintos componentes y dispositivos. En última instancia, la disponibilidad de celdas solares de alta eficiencia y de menor precio podría favorecer el uso de energías renovables en beneficio de los fabricantes, los usuarios finales y el medio ambiente.

Palabras clave

Celda solar, fotovoltaica, silicio, película delgada, microcristalino, óxido conductivo transparente, contactos posteriores con textura, microscopía de electrones, silicio amorfo, difracción de la luz

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