Aplicación de nanoestructuras de silicio poroso en células fotovoltaicas

Abstract

En esta tesis se abordan los aspectos de la formación de silicio poroso por ataque químico y su aplicación a células fotovoltaicas basadas en silicio en tres estrategias diferentes. Así mismo, para la formación de los prototipos se introducen variaciones en los pasos experimentales para la formación de células fotovoltaicas basadas en silicio. La primera estrategia de es la incorporación de silicio poroso actuando como lámina antirreflejante, tras un análisis de las propiedades ópticas del material. Debido a unos altos valores de velocidad de recombinación superficial, los prototipos no alcanzaron los valores de eficiencia comerciales. La estrategia siguiente fue producir la retirada del silicio poroso de las obleas para poder aprovechar la rugosidad que dejaba en el sustrato, con el fin de aumentar su área superficial. De esta manera se aumentó la eficiencia respecto a los diseños anteriores, aunque la eficiencia de las células era inferior que las realizadas por el proceso convencional. Una solución intermedia entre ambos prototipos fue reducir la lámina mediante un proceso de oxidación químico, donde se aprovechaban los resultados de mejoría de la densidad de corriente, visto en el caso de cuando el silicio poroso era utilizado como lámina antirreflejante, y el aumento del área superficial. Sin embargo, esta reducción ha permitido que los nanocristales de la superficie puedan presentar el efecto de fotoconversión de la luz, transformando fotones del rango 300-400 nm en fotones del rango 550-650 nm, donde la célula se halla optimizada para absorber la radiación.