Aplicación de capas antirreflectantes en celdas solares de silicio cristalino

Abstract

Una forma de incrementar la eficiencia de las celdas solares de silicio monocristalino es disminuyendo la reflectividad en la cara frontal del dispositivo, maximizando de este modo la energía absorbida. Con este fin pueden aplicarse técnicas antirreflectantes (AR), como el depósito de películas dieléctricas de índice y espesores optimizados, siendo ejemplo de ellas el ZnS, el TiO₂ y el Si₃N₄. En este trabajo se muestran los resultados de la optimización numérica de las estructuras Si₃N₄-SiO₂-Si y MgF₂-vidrio-ZnS-SiO₂-Si. Asimismo, se elaboraron y se caracterizaron ópticamente muestras, con las capas dieléctricas mencionadas previamente, a partir de la medición de la reflectividad espectral. Se propusieron métodos de elaboración para las capas AR sobre celdas solares compatibles con el método de elaboración de dispositivos convencionales. Finalmente, los dispositivos fueron caracterizados eléctricamente midiendo la característica I-V y electrónicamente mediante la medición de la eficiencia cuántica.

One way to enhance the efficiency in crystalline silicon solar cells is to decrease the reflectivity, maximizing consequently the absorbed energy. With this objective, antireflecting (AR) techniques can be applied, as the deposition of dielectric films with appropriate refraction index and thickness, for instance ZnS, TiO₂, and Si₃N₄. In this work we show the numerical optimization results obtained on the structures Si₃N₄-SiO₂-Si y MgF₂-vidrio-ZnS-SiO₂- Si. Furthermore, samples with the mentioned dielectric films were fabricated and optically characterized by the measurement of the spectral reflectivity. Fabrication methods for the AR films were proposed, taking into account their application on conventional devices. Finally, the devices were characterized measuring the I-V curve and the external quantum efficiency.