Investigación y Desarrollo en Energía Solar Fotovoltaica en el Departamento Energía Solar de la CNEA

M. ALURRALDE; M. BARRERA; J. GARCÍA; P. GIUDICI; E.M. GODFRIN; A. KOFFMAN; M.L. IBARRA; M.D. PEREZ; J. PLÁ; H. SOCOLOVSKY; E. YACCUZZI

Ciudad Autónoma de Buenos Aires

Congreso; Solar Cities; 2014

El Departamento Energía Solar (DES) realiza investigación básica y aplicada en el campo de los dispositivos fotovoltaicos y los materiales que los constituyen. El DES comenzó estudiando celdas solares de Si monocristalino y posteriormente incorporó líneas de investigación referidas a dispositivos de nuevos materiales como los orgánicos y los semiconductores III-V.En cuanto a dispositivos basados en Si, se estudian métodos de optimización, simulación numérica, elaboración y caracterización. Para incrementar las eficiencias de celdas solares de Si monocristalino, se estudia la incorporación de nuevos materiales antirreflectantes que disminuyen la reflectividad de la cara frontal de la celda solar y maximizan la fracción de energía absorbida. La necesidad de una alta eficiencia para aplicaciones espaciales motivó el estudio de celdas solares basadas en semiconductores III-V como el GaAs y el InGaP. Primeramente se trabajó en el modelado numérico de las celdas y la caracterización eléctrica y electrónica.Las simulaciones se realizan a través del código D-AMPS-1D (New Developments - Analysis of Microelectronic and Photonic Devices - One Dimensional) obteniéndose, entre otros resultados, la curva corriente - tensión (J-V) y la eficiencia cuántica externa (EQE). Se implementaron experimentalmente la caracterización eléctrica y electrónica para el estudio de las celdas III-V consistentes en homojunturas y multijunturas y actualmente se están desarrollando técnicas de estudio de defectos de semiconductores mediante fotoluminiscencia y DLTS. Por otra parte, se está planificando la fabricación de los dispositivos desde el crecimiento epitaxial de la estructura de capas que lo conforman hasta el depósito de los contactos y capas antirreflectantes. En cuanto a técnicas de caracterización estructural, se están implementando la técnica de reflectividad de rayos X, espectroscopía Raman y microscopía electrónica de barrido sobre muestras en sección transversal.Otra línea e investigación trabaja en la fabricación de dispositivos fotovoltaicos híbridos que combinan materiales orgánicos e inorgánicos. En particular se estudia la incorporación de colorantes poliméricos y moleculares en una matriz porosa de TiO2 preparada por el método sol-gel para fabricar dispositivos de capa delgada con espesores totales de entre 150-200 nm. Por otra parte, el DES investiga también el daño por radiación que las celdas solares para aplicaciones espaciales sufren en órbita. A tal efecto, se diseñó y se construyó una cámara de irradiación en una de las líneas del acelerador Tandar que permite hacer estudios in-situ de daño con protones. El DES promueve la formación de recursos humanos en energía solar fotovoltaica, lo que resulta en promover la realización de trabajos finales de carrera, Tesis de Licenciatura, de Maestría y Doctorales así como también estadías Post- Doctorales.