Clulas fotovoltaicas de pelcula delgada

Clulas fotovoltaicas de pelcula delgada Carlos Bonilla 20111007030Cristian Medina 201110070271FUNCIONAMIENTO DE LA CELDA ELECTRICAEl proceso de conversin de la energa lumnica proveniente del Sol en energa elctrica se basa en la produccin de un par electrn-hueco dentro de un semiconductor al incidir un fotn.

Dicho par ser colectado por un campo elctrico interno del dispositivo, consecuencia de la diferencia entre los niveles de energa de Fermi de las capas dopadas, produciendo una corriente elctrica.

GAP

GAPUno de los aspectos de la ingeniera-fsica de los semiconductores es la de modular el ancho de la brecha prohibida para poder as controlar las propiedades electrnicas de los mismos. Esta modulacin del ancho del gap se realiza dopando los semiconductores base, con materiales de diferente valencia logrando as tener portadores de carga, ya sea negativos (exceso de electrones) o positivos (exceso de huecos); comnmente estos materiales denominados como semiconductores de tipo N y tipo P, respectivamente.Adems de la nomenclatura vista anteriormente, a los semiconductores tambin se les caracteriza por el alineamiento de sus bandas de energa, a las cuales se les llama semiconductores de gap directo y semiconductores de gap indirecto, por ejemplo, el arseniuro de galio es de gap directo al igual que el germanio y el silicio es de gap indirecto.La diferencia fundamental entre los semiconductores de gap directo e indirecto es la manera en que los electrones viajan de la banda de valencia a la banda de conduccin; en los de gap directo, el electrn solo necesita ganar una energa igual al ancho de la bandaprohibida para pasar de la banda de valencia a la banda de conduccin; en cambio, en los semiconductores de gap indirecto adems del proceso anterior, es necesario la transferencia de una cierta cantidad de movimiento.

CELULAS DE PELICULA DELGADA(THIN FILM)En la actualidad los dispositivos fotovoltaicos ms desarrollados son basados en silicio monocristalino (c-Si). Dicho semiconductor tiene un gap indirecto, con esta tecnologa se han logrado valores de eficiencia fotovoltaica de en torno al 25%.

Sin embargo, adems del elevado coste asociado a la produccin del c-Si, el hecho de que se trate de un semiconductor con gap indirecto hace que el espesor de la capa absorbente sea grande (en torno 200-300 um).Como alternativa, en la actualidad el sistema ms recurrido es la utilizacin de silicio multicristalino (mc-Si)Con esta tecnologa se han logrado eficiencias del 20% y se comercializan con eficiencias de en torno al 15%. Pese a los grandes avances producidos en este campo, el coste de produccin en relacin a la eficiencia lograda es an demasiado elevado para ser competitivo frente a otros recursos energticos del planeta.

La tecnologa de capa delgada representa una de las promesas ms interesantes en el camino de reducir el coste de produccin. La utilizacin de un semiconductor de gap directo permite el desarrollo de dispositivos con un espesor muy inferior al utilizado en las tecnologas antes comentadas, reduciendo drsticamente la cantidad de material necesario para la efectiva absorcin de la luz y por tanto, el coste de produccin.

CONFIGURACIONES PARA DISPODITIVOS FOTOVOLTAICOS CON PELICULA DELGADA- Estructura superestrato: donde se crece la clula p-i-n con un substrato transparente recubierta con un oxido transparente conductor TCO

- Estructura substrato: en el cual se crece una clula n-i-p en substrato opaco dotado de una capa metlica que sirve como contacto y como reflector posterior.Configuracin de estructuras: a. superestrato b. substrato

En los dos tipos de estructuras la iluminacin del dispositivo se realiza a travs de la capa dopada P. as se facilita la recopilacin de los huecos los cuales tienen una movilidad inferior a la de los electrones.

Con la configuracin substrato, se logra obtener dispositivos con mayor eficiencia pero presenta una limitacin de temperatura en la capa absorbente Este inconveniente no se encuentra en la estructura de tipo superestrato, en la cual la capa p crece posteriormente sobre la capa activa. Adems este tipo de configuracin posee menos restricciones en el substrato utilizado. Se clasifican por medio del material fotovoltaico utilizado :- Silicio amorfo - Teluro de cadmio - Cobre indio galio y selenio - Celdas sensibilizadas por colorante - Celdas orgnicas Tipos de clulas de pelcula delgada REFERENCIAShttp://www.icmm.csic.es/fis/gente/josemaria_albella/electronica/1%20Semiconductores.pdfhttp://ocw.upc.edu/sites/default/files/materials/15014928/3.-_semiconductores-4826.pdfhttp://eslocotidiano.opennemas.com/articulo/tachas-24/fisica-semiconductores/20131116111246006334.htmlhttp://users.df.uba.ar/sgil/labo5_uba/guias/activ_VI_64.pdfhttp://en.wikipedia.org/wiki/Crystal_momentumhttp://es.wikipedia.org/wiki/Fon%C3%B3nhttp://en.wikipedia.org/wiki/Direct_and_indirect_band_gapshttp://www.ub.edu/ges/Tesis_FVillar.pdf