Desarrollo de nuevas estrategias para el aumento de eficiencia de células solares

Abstract

En el presente documento de trabajo de fin de grado se ha desarrollado una herramienta basada en Matlab para poder optimizar estructuras de capas anti-reflectantes (ARC) basadas en bicapas de óxidos conductores transparentes. Estos recubrimientos ARC son clave en una célula solar basada en silicio puesto que permiten reducir las pérdidas por reflexión del dispositivo, y así aumentar su eficiencia. En la implementación se emplearán los índices de refracción y los espesores de los distintos materiales que constituyen cada capa del diseño del ARC con el objetivo de determinar las propiedades ópticas del conjunto y su efecto en los parámetros del dispositivo. Asimismo, la herramienta desarrollada permitirá obtener las figuras de mérito de los recubrimientos como por ejemplo, la transmisión promedio en el intervalo de respuesta del dispositivo solar, la reflectancia ponderada al espectro AM1.5G del conjunto, y la densidad de corriente de cortocircuito de la célula solar y, por último, establecer una comparativa con medidas experimentales. De este modo, se podrá valorar la bondad de la herramienta desarrollada que permitirá seleccionar la estructura de capa antirreflectante que resulte más adecuada para la célula solar.

Throughout this paper a tool based on Matlab has been developed to optimize antireflection coating (ARC) structures based on bilayers of oxide transparent materials. These ARC are vital in a silicon solar cell in order to reduce the reflection losses of the device and increase its efficiency. In the implementation, the refractive indexes and the thicknesses of the different materials that characterize each layer of the ARC design will be used with the purpose of determining the optical properties and its effect on the parameters of the device. In addition, the developed tool will allow to obtain the figure of merit of the developed coatings such as the average transmission in the response range of the solar device, the weighted reflectance to the AM1.5G spectrum, and the short-circuit photocurrent density of the solar cell and, finally, to determine a comparison with experimental measurements. In this way, the goodness of the developed tool can be valued, in order to be applied to select the antireflection coating structure most suitable for a given solar cell.