DESAFIO


El proyecto DESAFIO plantea el desarrollo de estructuras fotónicas aplicadas a la mejora en la eficiencia de los módulos fotovoltaicos basados tanto en la tecnología de lámina delgada como en la estándar de silicio cristalino. El objetivo es que estas estructuras fotónicas mejoren el atrapamiento de la radiación solar incidente en la célula fotovoltaica y que al mismo tiempo la refrigeren de forma pasiva, de forma que disminuya la temperatura de funcionamiento de los módulos fotovoltaicos aumentando así su eficiencia de conversión y su durabilidad en campo. Además de todo esto, estas estructuras fotónicas deberán mantener su funcionalidad independientemente del ángulo de incidencia de la radiación solar. ver más

Las actividades planteadas en este proyecto tendrán una duración de tres anualidades, en las cuales se llevarán a cabo fases de simulación, desarrolladas por la UPNA, puesta a punto de los procesos de fabricación y su caracterización, realizados por CENER y tareas conjuntas de validación en las que CENER fabricará y caracterizará ciertas estructuras identificadas a priori, y simuladas por la UPNA. Las estructuras fotónicas se fabricarán mediante técnicas de fotolitografía y ataque seco, añadiendo además el depósito de multi-capas de distintos materiales, disponibles en el Laboratorio de Materiales y Células Fotovoltaicas de CENER.

Durante la anualidad de 2018, la primera del proyecto, ambas entidades trabajaron intensamente en la puesta a punto de una nueva herramienta de simulación y en la fabricación y caracterización de estructuras sobre silicio cristalino. Asimismo se realizó una revisión bibliográfica del estado del arte de las estructuras fotónicas aplicadas a la fotovoltaica.

Al iniciarse el proyecto, se comprobó que la herramienta de simulación habitualmente utilizada por el grupo de la UPNA encontraba dificultades insalvables a la hora de simular la interacción de la radiación con el silicio cristalino. Se investigaron varias herramientas de simulación, de las cuales se seleccionó GD-Calc ® (Grating Diffraction Calculator), dedicándose un esfuerzo considerable al entendimiento y la validación de esta nueva herramienta de simulación.
Asimismo, en relación a las actividades experimentales, CENER ha puesto a punto un proceso de fabricación de las estructuras sobre obleas de silicio pulido. Más concretamente, se optimizaron los parámetros más relevantes como tiempo de exposición, tiempo de revelado y proceso RIE (Reactive Ion Etching). De esta manera, se ha conseguido fabricar sobre silicio, de manera controlada, pirámides y cilindros. En la siguiente figura se muestran algunas de las estructuras más significativas, fabricadas sobre silicio.

Cabe destacar, además, que se depositó una lámina fina de nitruro (Si3N4, 75 nm aproximadamente) sobre una de las estructuras piramidales fabricadas, consiguiéndose disminuir la reflectancia del 18.3% inicial (silicio estructurado) a 4.3% (silicio estructurado+nitruro), cumpliendo una función de capa antirreflectante.

Asimismo, se realizaron también actividades en relación a la tecnología de lámina delgada, basada en silicio amorfo, aunque los avances en este campo fueron más modestos. En este caso, el software CST, de habitual utilización por la UPNA, proporciona resultados correctos.

De esta manera, las actividades desarrolladas durante la pasada anualidad, nos permiten tener una base sólida y estar preparados para abordar la segunda parte del proyecto, dirigida a la búsqueda de estructuras óptimas que cumplan con los objetivos del proyecto.

  • Año: 2018
  • Sector estratégico: #EnergíasRenovablesyRecursos
  • Líder del proyecto: CENER
  • Socios del proyecto: Universidad Pública de Navarra (UPNA)