Aplicaciones de nanociencia y nanotecnología en dispositivos fotovoltaicos.

M. DOLORES PEREZ; M. BARRERA; P. GIUDICI; J. GARCÍA; M.L. IBARRA; H. SOCOLOVSKY; S. RODRÍGUEZ; E. YACCUZZI; M. ALURRALDE; J. PLÁ

Mar del Plata

Encuentro; XIII Superficies y Materiales Nanoestructurados; 2013

INTEMA

El Departamento de Energía Solar (DES) realiza investigación básica y aplicada en el campo de los dispositivos fotovoltaicos. Se impulsan líneas de estudio de tecnologías fotovoltaicas que incorporan materiales semiconductores diversos; desde la tecnología dominante en aplicaciones terrestres del Si monocristalino hasta la incorporación de nuevos materiales orgánicos y pasando por los semiconductores III-V que producen eficiencias récord de fotoconversión. La nanotecnología se implementa en todas y cada una de las tecnologías fotovoltaicas según los distintos aspectos estudiados. En particular, los dispositivos que consisten en homojunturas o multijunturas basados en materiales III-V combinan una cantidad de capas de estos materiales, varias de ellas de espesores nanométricos, con eficiencias de conversión de hasta más del 40%. Estas capas están optimizadas según cada función, para lo cual se tiene en cuenta la absorción óptica y la generación de campos eléctricos internos en el dispositivo. En este sentido, el DES se ha dedicado al modelado de estas celdas solares utilizando el código D-AMPS-1D (New Developments - Analysis of Microelectronic and Photonic Devices ? One Dimensional) obteniéndose, entre otros resultados, la curva J-V y la Eficiencia Cuántica Externa. Sumado a la caracterización eléctrica (J-V) y electrónica (respuesta espectral) ya implementada experimentalmente por el DES para el estudio de las celdas, se están desarrollando técnicas de estudio de defectos de semiconductores: fotoluminiscencia y DLTS (Deep level transient spectroscopy). Por otra parte, 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. En el DES se realizan las optimizaciones numéricas de las multicapas dieléctricas así como el estudio óptico y de la performance del material antirreflectante depositado por distintos métodos (spin coating, PVD). Por último, se 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. En resumen, el DES realiza un número de actividades de estudio fundamental de celdas solares que incorporan aplicaciones de nanociencia y nanotecnología con impacto en el desarrollo de las diversas tecnologías fotovoltaicas.