Characterization, modelling and optimization of industrial silicon thin film solar cells

Resumo

Esta tesis doctoral se ha desarrollado mayoritariamente en T-Solar Global S.A., una fábrica de módulos solares fotovoltaicos en tecnología de silicio amorfo hidrogenado (a-Si:H). Los objetivos principales se dividen en tres líneas de actuación. Por una parte se han caracterizado las propiedades eléctricas y ópticas de capas finas de silicio y óxidos transparentes conductivos, así como células solares de 1 cm2 depositadas en sustratos de dimensión 2,6m x 2,2m utilizados en la línea de producción de T-Solar. Para caracterizar las citadas células solares, principalmente se han medido curvas de corriente-voltaje y respuesta espectral. En segundo lugar se ha modelado la célula solar fabricada, con el fin de ahorrar recursos en las pruebas de I+D experimentales que se realizan en la línea de producción. Por último, se ha desarrollado un equipo de medida rápida de respuesta espectral que permite hacer una medida en aproximadamente 1 s (frente a los 20 min. de un equipo clásico de respuesta espectral). De esta manera se pueden hacer mapeados espaciales en tiempos razonables para saber cómo cambia la densidad de corriente de cortocircuito en un módulo y analizar, entre otras cosas, como afecta la no-uniformidad de las capas a la eficiencia. El objetivo final es conocer los parámetros críticos que actúan en el proceso de deposición de las células solares con el fin de optimizar su eficiencia y la mejora continua en su calidad. Así, hemos conseguido fabricar células solares récord con una eficiencia de 9,56% en el estado inicial y 8,22% en el estado estabilizado, mejorando en aproximadamente un 12% la eficiencia que se obtenía al principio de esta tesis.