Celdas fotovoltaicas de silicio cristalino : simulación, diseño, elaboración y caracterización

• Autores: Venier, Guillermo Luis
• Año de publicación: 1997
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Durán, Julio César
• Materia: SILICIO; CELDAS SOLARES; SIMULACION; DIFUSION DE DOPANTES; CARACTERIZACION; SILICON; SOLAR CELLS; SIMULATION; DOPANT DIFFUSION
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Se desarrollaron modelos teóricos a fin de optimizar el diseño de dispositivos fotovoltaicos de silicio monocristalino. En especial, se analizó la dependencia de la eficiencia de las celdas con algunos parámetros de relevancia como por ejemplo la concentración de dopante y la profundidad de juntura, y se implementó además un método para encontrar la grilla de contacto óptima. En cuanto a la parte experimental, se encaró el proceso de elaboración de celdas de silicio cristalino, el cual no registraba antecedentes en el país. Ello dio lugar al desarrollo y adaptación de diversas técnicas, entre las que cabe destacar: preparación de muestras, difusión de dopantes, depósito de contactos mediante fotolitografía y aplicación de tratamientos antirreflectantes, alcanzándose buen control sobre las mismas. En particular, se pusieron a punto dos métodos de difusión propuestos recientemente en la bibliografía, investigándose sus principales características y ventajas relativas. Los desarrollos realizados dieron lugar al diseño, elaboración y caracterización de celdas solares de hasta un 15% de eficiencia. Un conjunto importante de los dispositivos construidos se utilizó en la confección de un panel para ensayo de celdas en el espacio que será incluido en un satélite argentino. En lo que concierne a la caracterización del material, se desarrollaron teórica y experimentalmente dos métodos novedosos para la estimación de dos parámetros fundamentales en el comportamiento de un dispositivo fotovoltaico, como son la longitud de difusión de portadores minoritarios y la velocidad de recombinación superficial. Las principales características de los métodos propuestos radican en su simplicidad y bajo requerimiento de equipamiento, así como en la determinación de los parámetros en el dispositivo final.
Theoretical models were developed in order to optimize the design of single crystal silicon photovoltaic devices. As an example, the dependence of the cell efficiency on certain relevant parameters -i.e. surface dopant concentration and junction depth- was analysed, implementing a method of finding the optimum contact grid. As for the experimental part, the process of manufacturing crystalline silicon cells -which showed no antecedents in the country- was started. This allowed the development and adaptation of several techniques, such as sample preparation, diffusion of dopants, deposition of electrical contacts through photolithography and AR coating, achieving a good degree of control over them. In particular, two methods of diffusion, recently proposed in the bibliography, were set up and adjusted, investigating their main features and relative advantages. The developments performed gave place to the design, elaboration and characterization of cells up to an efficiency of 15%. Un important set of these devices were used to put up a module for cell testing in espace, to be included in an Argentinian satellite. In what concerns to the characterization of the material, two new methods of estimating two fundamental parameters in any device performance (i.e. diffusion length and surface recombination velocity) were developed, theoretically and experimentally. Their main features lie on simplicity, low equipment requirement, and determination of the parameters right in the final device.
Fil: Venier, Guillermo Luis. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.