Investigadores de la Universidad Dianzi de Hangzhou inventaron una célula solar monocristalina de 20 µm de espesor y una eficiencia del 21.1 % mediante un método innovador denominado transferencia de capas (LT). Lograron mejoras increíbles en la corriente de cortocircuito, la tensión de circuito abierto, el factor de llenado y la eficiencia general de la célula, pasando del 16.5 % a un excepcional 21.1 %, mediante la implementación de capas de pasivación y el uso de distintas configuraciones de contacto. Esto mejoraría aún más el rendimiento de la célula solar, permitiría un uso rentable de la energía solar de silicio y revolucionaría la fabricación de paneles.
Investigadores de la Universidad de Hangzhou Dianzi en China han desarrollado con éxito una célula solar monocristalina de tipo p de película delgada con una eficiencia de conversión de energía que rivaliza con la de sus contrapartes industriales de película gruesa.
Leonidas Palilis afirmó: «En general, los resultados de este estudio presentan una forma novedosa de fabricar células solares de silicio cristalino delgadas de alto rendimiento utilizando mucho menos silicio: para una célula de 20 µm, aproximadamente una octava parte de la cantidad necesaria para una célula gruesa de 160 µm en un tamaño de panel determinado».
En su artículo de investigación publicado, los científicos explicaron que utilizaron un método llamado transferencia de capas (LT, por sus siglas en inglés) en lugar de cortar lingotes de silicio para producir la oblea para la célula solar. La LT permite transferir una capa de material semiconductor de un sustrato a otro.
Este método implica:
- La primera electroquímico uso de ácido fluorhídrico (HF) para grabar poros en una oblea de silicio gruesa, creando un sustrato de silicio poroso.
- Este sustrato se utiliza luego para el crecimiento epitaxial de un silicio monocristalino capa.
- Finalmente, la fina capa epitaxial de silicio se separa del sustrato de silicio poroso.
Mediante este método, los científicos lograron obtener una oblea delgada de silicio monocristalino tipo p de 20 µm de espesor . Para mejorar el rendimiento de la celda, aplicaron varias capas de pasivación, compuestas de óxido de aluminio (Al2O3), nitruro de silicio (SiO2) y monóxido de silicio (SiOx), en la parte frontal de la celda mediante deposición química en fase vapor asistida por plasma (PECVD).
Los contactos vienen en dos configuraciones distintas y se dice que mejoran la absorción de luz tanto en longitudes de onda cortas como largas. En consecuencia, esto produce una mejora notable en la corriente de cortocircuito y el voltaje de circuito abierto de la celda. Las configuraciones son las siguientes:
- SiO2/SiNx/SiOx
- Al2O3/SiNx/SiOx
«En comparación con una célula solar estándar utilizada como referencia, la densidad de corriente aumentó de 34.3 mA/cm2 a 38.2 mA/cm2», dijo el investigador, y agregó que las capas de pasivación también contribuyeron a elevar el voltaje de circuito abierto de la célula de 632 mV a 684 mV.
En consecuencia, el factor de llenado del dispositivo y la eficiencia celular experimentaron un crecimiento notable:
- Pasando del 76.2% a un impresionante 80.8%.
- Pasando de un modesto 16.5% a un sobresaliente 21.1%.
Leonidas Palilis explicó: “Es probable que este avance contribuya a una adopción más generalizada y rentable de la tecnología de energía solar de silicio, debido a la reducción de costes y la consiguiente expansión de la capacidad de fabricación de paneles solares”.
