Construyen una célula solar monocristalina de 20 μm de grosor con una eficiencia del 21,1%

Investigadores de la Universidad china de Hangzhou Dianzi han fabricado una célula solar monocristalina tipo p de película delgada que, según afirman, puede alcanzar una eficiencia de conversión de potencia cercana a la de sus homólogas industriales gruesas.

“En general, los resultados de este estudio presentan una forma novedosa de fabricar células solares de silicio cristalino delgado de alto rendimiento utilizando mucho menos silicio: para una célula de 20 μm, alrededor de una octava parte de la cantidad necesaria para una célula gruesa de 160 μm en un tamaño de panel determinado”, afirma el investigador Leonidas Palilis.

En el artículo “Investigation on significant efficiency enhancement of thin crystalline silicon solar cells” (Investigación sobre la mejora significativa de la eficiencia de las células solares de silicio cristalino delgado), publicado en el Journal of Photonics for Energy (JPE), los científicos explican que utilizaron el método de transferencia de capas (LT) en lugar del corte de lingotes de silicio para la producción de la oblea utilizada para la célula. La LT es una técnica para transferir una capa de un material semiconductor, a menudo del tamaño de una oblea, desde el sustrato original al sustrato de destino.

Con este método, el ácido fluorhídrico (HF) se utiliza primero electroquímicamente para grabar poros en una oblea de silicio gruesa para silicio poroso y esta oblea se utiliza como sustrato para hacer crecer epitaxialmente una capa de silicio monocristalino. A continuación, la fina capa de silicio epitaxial se desprende del sustrato de silicio poroso.

Mediante este proceso, los científicos obtuvieron una fina oblea de silicio monocristalino tipo p de 20μm de grosor. A continuación, depositaron múltiples capas de pasivación de óxido de aluminio (Al2O3), nitruro de silicio (NiO2) y monóxido de silicio (SiOx) mediante deposición química en fase vapor mejorada con plasma (PECVD) en la parte frontal de la célula.

Estos contactos tienen dos configuraciones diferentes – SiO2/SiNx/SiOx y Al2O3/SiNx/SiOx – y, según se informa, mejoran la absorción de la luz en longitudes de onda cortas y longitudes de onda más largas, lo que a su vez mejora la corriente de cortocircuito y la tensión de circuito abierto de la célula.

“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”, afirman los académicos, que añaden que las capas de pasivación también contribuyeron a elevar la tensión de circuito abierto de la célula de 632 mV a 684 mV.

Como resultado, el factor de llenado del dispositivo aumentó del 76,2% al 80,8% y la eficiencia de la célula creció del 16,5% al 21,1%.

“Este avance contribuirá probablemente a una adopción más generalizada y rentable de la tecnología de energía solar de silicio, debido a la reducción del coste y a la expansión concomitante de la capacidad de fabricación de paneles solares”, afirmó Palilis.