Instituto Tecnológico Superior de Huichapan

Silicio Monocristalino

Brenda Torres Cruz Energías Renovables

Antecedentes

Fotovoltaica comenzó en Inglaterra desde el 1849

La primera célula solar se construyo hasta 1883 por Chales Fritts

Ressell ohl patento la célula solar moderna en 1946

Era moderna de la tecnología de potencia solar llego hasta 1954 cunado los laboratorios Bell, descubrieron de manera accidental, que los semiconductores de silicio dopados con ciertas impurezas eran sensibles a la luz

Estos avances contribuyeron a la fabricación de la primera cella solar comercial con una conversión de aproximadamente de 6%

La URSS lanzo su primer saetite espacial en 1957 y los EEUU un año después. En el diseño de este se usaron células solares creadas por Peter Iles en un esfuerzo por la compañía Hoffman Electronics.

Antecedentes

De manera excepcional las células de doble unión de GaAs pueden llegar a producir eficiencias 22%. Las uniones triples comienzan con eficiencia de 24% en el 2002, 28% en el 2005, y han llegado de manera corriente al 30% en el 2007.

En 2007 dos compañías norteamericanas Emcore Photovoltaics y Sprectrolab, producen 95% de las células solares con 28% de eficiencia

Antecedentes

Efecto fotovoltaico consiste en un fenómeno físico que se caracteriza por convertir la energía procedente de la luz solar en energía eléctrica, al dispositivo capaz de realizar esta conversión se denomina célula solar.

El silicio es el segundo elemento mas abundante en la corteza terrestre después del oxigeno. No existe en estado libre sino que se encuentra en forma de dióxido de silicio y de silicatos complejos

Proceso de fabricación de la célula

Si-mo

En estas células, el silicio tiene una única estructura de red cristalina continua casi sin defectos ni impurezas. La principal ventaja de las células monocristalinas es su alta eficiencia, que típicamente es de alrededor del 15%. La desventaja de estas células es que se requiere un complicado proceso de fabricación para producir silicio monocristalino, lo que se traduce en costes ligeramente superiores a los de otras tecnologías.

Radiación 1000W/m2Temperatura de célula 25 °C

Policristalinas

 En el proceso de fabricación, el silicio policristalino fundido se cuela en lingotes, que posteriormente se cortan en obleas muy delgadas y se ensamblan en células completas. Las células policristalinas son más baratos de producir que las monocristalinas debido a que se requiere un proceso de fabricación más simple. Sin embargo son un poco menos eficientes que las células fotovoltaicas monocristalinas, con una eficiencia media de alrededor del 12%.

Si- amorfas

 Generalmente, la diferencia principal entre estas células y las anteriores es que en lugar de la estructura cristalina, las células de silicio amorfo están compuestas de átomos de silicio en una capa homogénea delgada. Además, el silicio amorfo absorbe la luz con mayor eficacia que el silicio cristalino, lo que conduce a células más delgadas células, conocidas también como tecnología fotovoltaica de película delgada. La mayor ventaja de estas células es que el silicio amorfo puede ser depositado sobre una amplia gama de sustratos, tanto rígidos como flexibles. Su desventaja es la baja eficiencia, que es del orden de 6%. Hoy en día, los paneles fabricados a partir de células solares de silicio amorfo vienen en una variedad de formas, tales como tejas, que pueden sustituir las baldosas normales de ladrillo en un techo solar.

Funcionamiento

 Algunos fotones que provienen de la radiación solar impacta sobre la primera superficie del panel penetrando en este y siendo absorbidos por materiales semiconductores tales como el silicio o el Arsenio de Galio.Los electrones partículas subatómicas que forman pate del exterior de los átomos y que se alojan en orbitas de energía son golpeadas por los fotones liberándose de los átomos a los que estaban originalmente confinados.Esto les permite, posteriormente, circular a través del material y producir electricidad. Las cargas positivas complementarias que se crean en los átomos que pierden los electrones, (parecidas a burbujas de carga positiva) se denominan huecos y fluyen en el sentido opuesto al de los electrones, en el panel solar.

Funcionamiento

 

Aplicaciones

Viviendas aisladas de la red eléctrica

Viviendas conectadas a la red eléctrica

Huertas solares y centrales, conectadas a la red eléctrica

Foros

Parquímetros

Postes de socorro

Señales de trafico

Repetidores de telecomunicaciones

 

Aplicaciones

 

Bibliografía

S. Ponce-Alcántara, “Fabricación de células solares sobre silicio multicristalino y silicio purificado por la vía metalúrgica”, Tesis Doctoral, Instituto de Energía Solar, UPM, (Sep.2007), pp. 22.

http://www.tocera.co.jp/en/research/crsgrwj.html

Andrés Cuevas, Mark J. Kerr and Jan Schmidt, “Passivation of crystalline silicon using silicon nitride”. Photovoltaic Energy Conversion, 2003. Proceedings of 3rd World Conference on. (11-18 May 2003), pp. 913- 918 Vol.1

Textos cinetificos.com

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