Un dopante de tipo n, como el fósforo, mejora la conductividad eléctrica de un semiconductor respecto a un semiconductor sin dopar, al introducir un electrón adicional en un nivel de energía muy cercano a la banda de conducción en un dispositivo fotovoltaico. Este electrón se expulsa fácilmente a la banda de conducción. Esto se conoce como donador, que, en términos más sencillos, es un orbital con alta energía y carga . Por el contrario, el aceptor es el mismo, pero con baja carga.
El componente clave de un dispositivo de generación de energía solar que transforma rápidamente la luz solar en energía eléctrica es una célula fotovoltaica (FV). La célula solar está compuesta por una unión pn.
Los términos tipo n y tipo p se refieren a los huecos cargados positivamente producidos por los átomos de impurezas aceptoras y a los electrones cargados negativamente donados por los átomos de impurezas donantes, respectivamente.
¿Qué son las células solares de tipo N?
Una unión pn de gran superficie es una célula solar. En una célula solar de tipo N, una fina capa de silicio tipo p dopado con boro se sitúa sobre una capa mucho mayor de silicio tipo n dopado con fósforo.
Ambas superficies cuentan con contactos eléctricos. La cara P se refiere a la parte frontal que da al sol. Se aplica un adhesivo transparente, como EVA , sobre el revestimiento antirreflectante para mantener en su lugar la capa protectora de vidrio frontal.
¿Por qué los tipos N son raros?
La mayoría de las células solares sólidas del mercado actual son de tipo p. Esto se debe a los costes de fabricación de este tipo, más económico. Se presume que la historia del desarrollo de las células solares es la causa de estos factores. Sin embargo, las células solares de tipo n pueden ofrecer una eficacia significativamente mayor que las de tipo p en términos de rendimiento.
Esto se debe a dos factores principales. Primero, el material de tipo p presenta envenenamiento por boro (trivalente). En presencia de luz y oxígeno, el boro experimenta procesos indeseables que reducen la eficacia de conversión. Este fenómeno se conoce como decaimiento inducido por la luz (LID, por sus siglas en inglés).
¿Cuáles son las desventajas de las células solares de tipo P?
Recuerde que la luz solar provoca la liberación de un par electrón-hueco para comprender el segundo inconveniente. Los huecos son portadores minoritarios en esta zona (la zona de tipo n) si esto ocurre allí.
Al absorber uno de los electrones libres, que constituyen la mayor parte de los portadores en este sistema, se podría llenar un hueco durante la deriva. En este escenario, la energía solar absorbida solo calentará la celda y se desperdiciará en forma de calor.
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Nuestro objetivo es permitir que los huecos entren en la región de agotamiento, donde el campo eléctrico los arrastrará hacia la sustancia de tipo p y luego al ánodo. Para mejorar la eficiencia solar, la longitud de difusión de los portadores minoritarios debe ser lo más larga posible. Ahora ya conoces el donante.
Debido a que las células de tipo n se ven menos afectadas por impurezas menores, la duración de la difusión de los portadores minoritarios es mayor en ellas que en las de tipo p. Las células de tipo N presentan una mayor tasa de conversión debido a la mayor longitud de difusión de sus portadores minoritarios. Por esta razón, la industria pertinente está invirtiendo fuertemente en investigación en esta área para lograr una producción de células de tipo n más viable económicamente.
