Tecnología fotovoltaica

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1 Diapositiva 1 Proceso de fabricación de células y paneles FVs F A S E S I II III Tratamiento de arenas de cuarzo Cristalización y laminación del Si Transformación de obleas en células 40% 30% Interconexión y IV 30% encapsulado en módulos C O S T E S Prof. J.G.Ramiro Leo

laminación del Si Transformación de obleas en células 40% 30%

2 Diapositiva 2 Proceso de fabricación de células y paneles FVs Fase III Prof. J.G.Ramiro Leo

3 Diapositiva 3 Transformación de obleas en células Oblea tipo-p Oblea tipo-p Preparación de la superficie Preparación de la superficie Formación de contactos Formación de contactos Formación Formación de de la la unión unión p-n p-n en en la la cara cara frontal frontal Deposición Deposición de de capa capa antirreflectante antirreflectante Creación Creación de de una una región región p p + en la cara posterior + en la cara posterior Interconexión Interconexión y y encapsulado encapsulado Prof. J.G.Ramiro Leo

cara frontal frontal Deposición Deposición de de capa capa antirreflectante antirreflectante Creación Creación de de una una

4 Diapositiva 4 Estructura de una célula de silicio

5 Diapositiva 5 Preparación de las superficies Ataque Ataque anisotrópico anisotrópico en en KOH KOH o o NaOH NaOH micropirámides micropirámides (superficie (superficie texturada) texturada) Eliminación Eliminación química química de de las las primeras primeras µm µm Superficie de de célula célula Ranurado Ranurado con con disco disco abrasivo abrasivo Láser Láser o o plasma plasma (alternativas (alternativas muy muy caras) caras) Prof. J.G.Ramiro Leo

de de las las primeras primeras 10-20 10-20 µm µm Superficie de de célula célula Ranurado Ranurado con con disco

6 Diapositiva 6 Superficies texturadas

7 Diapositiva 7 Superficies texturadas Ventajas Disminuye la reflectividad(*) Confina la luz en la superficie Absorción de la luz más cerca de la unión p-n Inconvenientes Procesamiento de obleas más delicado Area de la unión p-n mayor Camino lateral de la corriente más largo (*) compensa los inconvenientes

p-n Inconvenientes Procesamiento de obleas más delicado Area de la unión p-n

8 Diapositiva 8 Formación de la unión p-n Difusión Difusión térmica térmica del del fósforo fósforo Horno a 900ºC Atmósfera Atmósfera de de óxido óxido de de fósforo fósforo Fuentes Fuentes de de impurezas: impurezas: POCl POCl 3, 3, PP 2 H 2 2, 2, PP 2 O Técnicas Deposición Deposición de de óxidos óxidos de de P P y y Si Si sobre sobre las las oblea oblea antes antes del del tratamiento tratamiento térmico. térmico. Deposición Deposición serigráfica serigráfica nebulización nebulización centrifugación fase fase de de vapor vapor Implantación Implantación iónica iónica Prof. J.G.Ramiro Leo

óxidos óxidos de de P P y y Si Si sobre sobre las las oblea oblea antes antes del del tratamiento tratamiento térmico.

9 Diapositiva 9 Formación de la unión p-n Horno de difusión

10 Diapositiva 10 Formación de la región p + Evaporación Evaporación en en alto alto vacío vacío + tratamiento tratamiento térmico térmico a a ºC ºC Difusión Difusión profunda profunda del del Aluminio Aluminio Técnicas Deposición Deposición serigráfica serigráfica + aleación aleación de de Al Al (impureza (impureza aceptora aceptoratipo tipo p p + + )) Disminución Disminución de de la la resistencia resistencia de de contacto contacto Disminución Disminución de de la la recombinación recombinación de de los los portadores portadores minoritarios minoritarios en en la la superficie superficie posterior posterior Células de de alto alto rendimiento Compensación de de la la capa capa n Prof. J.G.Ramiro Leo

+ + )) Disminución Disminución de de la la resistencia resistencia de de contacto contacto Disminución Disminución de de la la recombinación recombinación de de los los portadores

11 Diapositiva 11 Formación de los contactos Deposición Deposición catalítica catalítica de de Niquel Niquel Técnica Técnica fotolitográfica fotolitográfica Técnicas Deposición Deposición serigráfica serigráfica + Recocido Recocido Células de de alto alto rendimiento Pasta: Pasta: polvo polvo metálico metálico (Ag) (Ag) vidrio vidrio (frit) (frit) aglomerantes aglomerantes orgánicos orgánicos disolventes disolventes Condiciones críticas Temperatura Tiempo de recocido Compromiso! Horno Horno de de infrarrojos infrarrojos Temperatura Temperatura de de 800ºC 800ºC Rampa Rampa ascendente ascendente Rampa Rampa de de enfriamiento enfriamiento lenta lenta Prof. J.G.Ramiro Leo

vidrio (frit) (frit) aglomerantes aglomerantes orgánicos orgánicos disolventes disolventes Condiciones críticas Temperatura Tiempo de recocido Compromiso!

12 Diapositiva 12 Formación de los contactos Deposición SERIGRÁFICA + Recocido

13 Diapositiva 13 Formación de los contactos Deposición SERIGRÁFICA + Recocido Micropirámides Contacto metálico

14 Diapositiva 14 Capa antirreflectante (capa AR) Material transparente que adapta el el Índice de de Refracción del Silicio al al del aire Vidrio Capa Silicio Valor óptimo n=2,3 Prof. J.G.Ramiro Leo

$de Refracción del Silicio al al del aire Vidrio$

15 Diapositiva 15 Capa antirreflectante (capa AR) Si-multicristalino Superficie lisa lisa (no (no texturada) Capa AR: AR: n>1,5 Si-monocristalino Superficie texturada Capa AR: AR: SiO SiO 2 n=1,5 2 Prof. J.G.Ramiro Leo

16 Diapositiva 16 Capa antirreflectante (capa AR) Técnicas de deposición Fase vapor (CVD) Chemical Vapour Deposition Alto Alto vacío Centrifugación Superficie de de célula célula Nebulización (spray) Serigrafía Oxidación térmica Prof. J.G.Ramiro Leo

Alto vacío Centrifugación Superficie de de célula célula

17 Diapositiva 17 Tipos de células y rejillas

18 Diapositiva 18 Clasificación de células. Simulador solar. Esquema del proceso de conversión de la energía solar en eléctrica en una célula fotovoltaica Medida de características en condiciones estandar Irradiancia: 100mW/cm 2 Temperatura: 25ºC

eléctrica en una célula fotovoltaica Medida de

19 Diapositiva 19 Proceso de fabricación de células y paneles FVs F A S E S I II III Tratamiento de arenas de cuarzo Cristalización y laminación del Si Transformación de obleas en células 40% 30% Interconexión y IV 30% encapsulado en módulos C O S T E S Prof. J.G.Ramiro Leo

20 Diapositiva 20 Proceso de fabricación de células y paneles FVs Fase IV Prof. J.G.Ramiro Leo

21 Diapositiva 21 Fabricación de módulos FVs Interconexión de células. Encintado. Cinta metálica Soldadura blanda o ultrasónica Módulo Módulo solar solar FV FV Nº Nº células células alrededor alrededor de de treinta treinta y y tantas tantas Técnicas Técnicas de de fabricación fabricación garantizan garantizan años años Proceso de soldadura

22 Diapositiva 22 Fabricación de módulos FVs Capas de un módulo típico Marco soporte Aluminio anodizado Cristal templado Goma butílica Célula Cinta Polivinilo butiral Láminas de acero y tedlar

23 Diapositiva 23 Clasificación de módulos. Simulador solar. Medida de características en condiciones estandar Típico panel fotovoltaico de 33 células Irradiancia: 100mW/cm 2 Temperatura: 25ºC

24 Diapositiva 24 Ensayos y homologación de paneles FVs Pruebas de envejecimiento Ciclos de frío y calor

25 Diapositiva 25 Tipos de paneles solares FVs. Multicritalino Monocritalino Cortados con láser

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