Así se crean las células solares de capas finas

SIMS WorkstationLos analizadores de células solares de capas finas se utilizan ampliamente en investigación y desarrollo (R&D) de arquitecturas fotovoltaicas. Estos instrumentos monitorizan las condiciones de procesamiento para la deposición epitaxial de materiales fotovoltaicos. Los métodos de crecimiento abarcan una gama de técnicas avanzadas, como la deposición química de vapor mejorada con plasma (PECVD) y la pulverización por radiofrecuencia, que se utiliza para generar una pila de uniones fotovoltaicas.

En el este post exploraremos la importancia de los analizadores de las películas de células solares en mayor detalle y algunos equipamientos para R&D y control de calidad en fabricación de películas fotovoltaicas.

La energía fotovoltaica de heterounión compuesta de silicio cristalino (c-Si)

sigue siendo la principal tecnología para la fabricación de células solares,

debido a su alta eficiencia de conversión

Más allá de la tecnología convencional

La energía fotovoltaica de heterounión compuesta de silicio cristalino (c-Si) sigue siendo la principal tecnología para la fabricación de células solares, debido a su alta eficiencia de conversión. Por lo general, están diseñados por el crecimiento epitaxial de múltiples capas de silicio de tipo p y n para crear una estructura de película gruesa de hasta un máximo de 200 micrómetros (μm) de espesor. Esto crea una única unión p-n de capas de silicio alternadas tratadas con diferentes átomos dopantes, generalmente fósforo (P) y boro (B). Esta unión se ajusta a un intervalo de banda específico, lo que concluye en una baja atenuación fuera de banda y una eficiencia teórica máxima de hasta el 30%.

Los analizadores de células solares han mejorado la calidad de los semiconductores de silicio al optimizar los procesos de dopaje, epitaxia y grabado. Esto se ha logrado mediante análisis de gases residuales (RGA), perfiles de profundidad de superficie y análisis de plasma, utilizando espectrómetros de masas para análisis de semiconductores de silicio.

Además de mejorar el rendimiento de las tecnologías existentes, los analizadores de espectrometría de masas y de células solares de capas finas se utilizan a menudo para el control del proceso de epitaxia e investigación y desarrollo de nuevos materiales fotovoltaicos y arquitecturas de células solares.

 

Células solares de capas finas y multifunción

Las células solares de capas finas se consideran la tecnología sucesora de la fotovoltaica c-Si. Están diseñadas mediante el depósito de múltiples capas de materiales semiconductores como teluro de cadmio (CdTe) sobre un sustrato funcional, sin exceder un espesor de película típico de 10 micrómetros (μm). Estas películas se intercalan entre un ánodo y un cátodo para facilitar la absorción y conversión de fotones en voltaje.

La investigación sobre células solares de capas finas se

se centra principalmente en mejorar la eficiencia de conversión

para lograr una recuperación de energía más rápida

La investigación sobre el telururo de cadmio como posible semiconductor para capas finas de células solares se remonta décadas atrás, debido a su intervalo de banda óptimo de aproximadamente 1,5 eV a temperaturas de 0 a 300 K. Este es el rango ideal para los fotones distribuidos en todo el espectro de longitud de onda solar, que permite una eficiencia de conversión solar de hasta el 20%. Los materiales fotovoltaicos alternativos para las células solares de película delgada incluyen galio (Ga), fosfuto de indino (InP) y germanio (Ge), pero el cadmio sigue siendo el más viable comercialmente debido a su buena eficiencia cuántica y su coste relativamente bajo.

La investigación sobre células solares de capas finas se centra principalmente en mejorar la eficiencia de conversión para lograr una recuperación de energía más rápida. Esto se está investigando a través de la caracterización de nuevos materiales para determinar la viabilidad de diferentes estructuras de células solares en tándem o multifunción.

 

Analizadores de células solares de película delgada de Hiden Analytical

Hiden Analytical ofrece numerosos analizadores adecuados para células solares de película delgada, pero los dos más indicados para proyectos de I + D fotovoltaicos con la estación de trabajo SIMS y la herramienta de diagnóstico de plasma EQP.

Utilizando la espectrometría de masas de iones secundarios (SIMS) ha sido posible determinar la eficacia de los nuevos métodos de configuración de sustratos para la energía fotovoltaica hetero y multiunión, que comprenden el telurio de cadmio y el sulfuro de cadmio en láminas de molibdeno (Mo) flexibles.

El analizador de células solares de película delgada EQP también se ha utilizado como parte de una nueva herramienta de diagnóstico de plasma sputter para investigar nuevos materiales de células solares como el sulfuro de zinc (ZnS). Está equipado con una óptica de extracción de iones controlada por software capaz de escanear cámaras de muestra a incrementos de 0,05 eV para un análisis ultra preciso de iones positivos y negativos, neutros y radicales.

Si deseas más información sobre los analizadores de Hiden Analytical, no dudes en contactar con nosotros. TeraTorr Technologies es distribuidor de Hiden en España y Portugal.

 

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