Caracterización y optimización de células solares fotovoltaicas de tres terminales

Román López, Beatriz (2017). Caracterización y optimización de células solares fotovoltaicas de tres terminales. Proyecto Fin de Carrera / Trabajo Fin de Grado, E.T.S.I. Telecomunicación (UPM), Madrid.

Description

Title: Caracterización y optimización de células solares fotovoltaicas de tres terminales
Author/s:
  • Román López, Beatriz
Contributor/s:
  • García-Linares Fontes, Pablo
Item Type: Final Project
Degree: Grado en Ingeniería de Tecnologías y Servicios de Telecomunicación
Date: 2017
Subjects:
Freetext Keywords: Energía renovable, fotovoltaica, dispositivo semiconductor, unión p-n, par electrón-hueco, célula solar, célula multiunión, sub-célula top, sub-célula bottom, 3T-HBTSC, GaAs, AlGaAs, transistor de unión bipolar, diodo, resistencia serie, resistencia paralelo, recombinación, corriente inversa de saturación, corriente fotogenerada, espectro solar, AM1.5D, filtro neutro, característica I-V, simulador solar, LabVIEW.
Faculty: E.T.S.I. Telecomunicación (UPM)
Department: Electrónica Física
Creative Commons Licenses: Recognition - No derivative works - Non commercial

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Abstract

El siglo XXI nace con la premisa de asegurar el desarrollo sostenible del medio ambiente. El aumento del progreso industrial y del consumo trae como consecuencia un deterioro del medio ambiente a través de las emisiones de CO2 y de otros gases que contribuyen al efecto invernadero y son responsables del cambio climático. La energía solar fotovoltaica, fuente de energía renovable, se presenta como una posible solución para paliar estos problemas. Para contribuir a este fin, en los laboratorios de investigación se están estudiando nuevos materiales y nuevas técnicas de fabricación con el objetivo de abaratar costes y conseguir aumentar la eficiencia de conversión fotovoltaica. El Instituto de Energía Solar de la Universidad Politécnica de Madrid (IES-UPM) propuso en 2015 un nuevo prototipo de célula solar denominada “célula solar de tres terminales de tipo transistor bipolar de heterounión” (3T-HBTSC, por sus siglas en Inglés). Se basa en una estructura multiunión de tipo n-p-n (o p-n-p) con tres terminales, cada uno de ellos correspondiente al emisor, base y colector, de manera similar a la de un transistor bipolar (BJT), donde la unión base-emisor actúa como sub-célula top y la unión base-colector actúa como sub-célula bottom. La sub-célula top está fabricada de un semiconductor de alto gap, mientras que la sub-célula bottom está hecha a partir de una heterounión entre un semiconductor de alto gap y otro de bajo gap, lo que permite hacer un mejor uso del espectro solar para la conversión de la energía fotovoltaica. El principio físico de este tipo de estructura es evitar que el voltaje de la sub-célula bottom limite el voltaje de la sub-célula top y que la corriente eléctrica de cada una de las sub-células pueda extraerse de manera independiente. Aunque la estructura, como hemos mencionado anteriormente es similar a la de un BJT, su funcionamiento es diferente. El rendimiento de un BJT se describe en términos de su factor de transporte y eficiencia de inyección del emisor donde ambos parámetros tienden a uno para conseguir un rendimiento ideal, sin embargo, para el funcionamiento ideal de 3T-HBTSC su eficiencia de inyección del emisor tiene que tender a cero. En este Trabajo de Fin de Grado nos centraremos en el estudio, caracterización y optimización de este nuevo prototipo de 3T-HBTSC. Para ello se llevarán a cabo medidas de eficiencia cuántica y medidas de la curva característica corriente-tensión (I-V) bajo iluminación y en oscuridad. Además, se realizarán medidas de las curvas como transistor (en emisor común y colector común) para una completa caracterización del prototipo. Gracias a estas medidas podremos comprobar si ambas sub-células funcionan independientemente una de la otra y si su eficiencia de inyección del emisor tiende a cero. Conjuntamente se desarrollará un nuevo software en LabVIEW, atendiendo a las necesidades de medida del usuario, que facilitará la configuración y la realización de medidas I-V adaptado a un nuevo sistema de caracterización recientemente adquirido por el grupo. Así como la visualización de los valores obtenidos en tablas y gráficos en la propia interfaz de usuario o en formato Excel.

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Item ID: 47511
DC Identifier: http://oa.upm.es/47511/
OAI Identifier: oai:oa.upm.es:47511
Deposited by: Biblioteca ETSI Telecomunicación
Deposited on: 29 Aug 2017 07:01
Last Modified: 29 Aug 2017 07:01
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