Funcionalización de silicio de calidad fotoeléctrica mediante procesos láser y estudio de sus propiedades

Abstract

La funcionalización de obleas de silicio destinadas a la producción de células fotovoltaicas tiene como objetivo reducir su reflectancia y mejorar los caminos ópticos de la luz a través de ellas. Con esto se busca mejorar la eficiencia de las células al reducir sus pérdidas ópticas. La técnica más extendida para otorgar un perfil superficial adecuado a las obleas es el ataque químico. No obstante, esta técnica solo puede aplicarse de forma efectiva al silicio monocristalino, más complejo y costoso de producir que el policristalino. Al estar formado por un único cristal, las direcciones de ataque químico son constantes en toda la superficie, consiguiéndose estructuras periódicas piramidales que mejoran considerablemente las propiedades ópticas del silicio monocristalino. Esto no sucede así en el caso del silicio policristalino, formado por cristales de tamaño macroscópico cada uno con una orientación determinada. Es por esto por lo que resulta interesante buscar otras técnicas que reproduzcan esos efectos en este tipo de silicio. Actualmente, las principales alternativas para mejorar las propiedades ópticas del silicio policristalino pasan por el pasivado de la superficie posterior de las obleas, de forma que la luz que se transmite a través del silicio rebote en ella, doblando la distancia que recorre a través del material [2], y de la superficie frontal para evitar la recombinación superficial de los portadores de carga generados. Otra opción es depositar una lámina de óxido conductor transparente (TCO por sus siglas en inglés) mediante pulverización catódica. La lámina depositada mediante esta técnica tiene una cierta textura que produce una dispersión de la luz incidente, haciendo que esta recorra una trayectoria mayor a través del silicio. La pulverización catódica da un control muy pobre sobre la morfología de la capa de material depositado. Para tener un mayor control de la superficie formada es posible generar los perfiles superficiales de la capa de óxido por mecanizado láser. En este trabajo se plantea la posibilidad de generar directamente en la superficie del silicio policristalino estructuras que mejoren sus propiedades ópticas por medio de procesos láser. En concreto se busca generar surcos longitudinales con una sección lo más homogénea posible y una buena relación de aspecto. Para ello se emplean fuentes láser pulsadas, con pulsos de picosegundos y longitudes de onda de 355, 532 y 1064 nm sobre obleas de silicio mono y policristalino.