Blog acerca de MATLAB/Simulink y Energías Renovables — Blog about MATLAB/Simulink and Renewable Energy [Jorge Mírez]

El objetivo del concepto básico de los emisores selectivos es enriquecer de diferentes cantidades de fósforo la capa superior de silicio de una célula solar de alto dopado n (emisor), para que trabaje lo más eficientemente posible. Mediante este proceso es posible elevar en hasta un punto la eficiencia de una célula solar monocristalina.

Según las técnicas habituales, se dopa con átomos de boro la oblea de 200 micras (0.2 milimetros) de grosor, que será transformada en célula solar. De este modo, la estructura cristalina presentará huecos en movimiento en los enlaces covalentes (semiconductor tipo p). En cambio el lado frontal es dopa mediante difusión con átomos de fósforo, que penetran en la oblea a diferente profundidad aportando electrones libres a la estructura cristalina (tipo n). Tras el dopado, los átomos de fósforo están tan concentrados en la primera cada de sólo 50 nanómetros (0.00005 milímetros) que esta área adquiere una mayor conductividad, lo cual mejora considerablemente la unión con los contactos metálicos que se apliquen más adelante. Sin embargo, el inconveniente de la capa n es que prácticamente no sirve para producir electricidad, porque los electrones liberados por la energía lumínica vuelven rápidamente a los huecos cercanos, y la energía se emite en forma de calor (energía de movimiento de los electrones).

En cambio, en los emisores selectivos están estructurados de manera que el silicio de fuerte dopado n se encuentra sólo y selectivamente debajo de los contactos. La superficie restante de la célula en la que inciden los rayos solares recibe un débil dopado n. El difícil reto es hacer que los contactos y las líneas de alto dopado n queden exactamente superpuestos. La evolución hacia la fabricación industrial de los emisores selectivos es muy lenta. Esto queda también demostrado por los diversos esfuerzos de investigación que se han realizado en todas partes del mundo y que han abocado en al menos una docena de caminos que llevan a una célula de silicio más eficiente. Los procesos más importantes que ya se aplican a nivel industrial son la doble difusión, el decapado y las técnicas de láser.

Dr. Jorge Luis Mírez Tarrillo
Group of Mathematical Modeling and Numerical Simulation (GMMNS).
Universidad Nacional de Ingeniería. Lima, Perú.
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