Simulación, fabricación y caracterización de capas antirreflectantes para células solares de alta eficiencia

García García, Lucas (2020). Simulación, fabricación y caracterización de capas antirreflectantes para células solares de alta eficiencia. Proyecto Fin de Carrera / Trabajo Fin de Grado, E.T.S.I. Diseño Industrial (UPM), Madrid.

Description

Title: Simulación, fabricación y caracterización de capas antirreflectantes para células solares de alta eficiencia
Author/s:
  • García García, Lucas
Contributor/s:
  • García-Linares Fontes, Pablo
Item Type: Final Project
Degree: Grado en Ingeniería Electrónica Industrial y Automática
Date: 15 July 2020
Subjects:
Faculty: E.T.S.I. Diseño Industrial (UPM)
Department: Ingeniería Electrónica
Creative Commons Licenses: None

Full text

[img]
Preview
PDF - Requires a PDF viewer, such as GSview, Xpdf or Adobe Acrobat Reader
Download (6MB) | Preview

Abstract

Las capas antirreflectantes son aplicadas para minimizar las reflexiones de Fresnel que se producen en torno a un determinado rango de longitudes de onda en la superficie de la célula solar. De este modo se mejora la eficiencia de conversión energética. Estas reflexiones de Fresnel pueden cuantificarse. En una estructura de varias capas puede realizarse un análisis óptico a través de lo que se conoce como método de la matriz de transferencia. Este método es implementado en App Designer de MATLAB de tal modo que el usuario pueda introducir una serie de condiciones a través de una interfaz para realizar todos los cálculos teóricos necesarios. De esta forma puede modelarse la curva de la reflectividad obtenida para el rango de longitudes de onda deseado de la célula con y sin aplicarse capas antirreflectantes. Con dicho modelado se barre un rango de posibles espesores de estas capas antirreflectantes hasta obtener el espesor optimo que da lugar a la obtención de la mayor cantidad de corriente fotogenerada posible. Los materiales dieléctricos empleados como capas antirreflectante en este trabajo son el Si3N4, Al2O3, TiO2, ZnS, SiO2 y MgF2 ya que son los más empleados y representativos como estudio de materiales antirreflectantes en fotovoltaica. Se han incluido bibliotecas de los índices de refracción de todos estos materiales y de los posibles espectros que se usarán en el modelado. Se pueden tener estructuras de una sola capa antirreflectante o también de dos o más capas antirreflectantes, que, combinadas adecuadamente pueden minimizar incluso aún más esas reflectividades en ciertos rangos de longitudes de onda. Todas estas posibles capas antirreflectantes óptimas son modeladas a través de MATLAB para células de GaAs e InGaAs, que son células III-V, las cuales destacan por sus elevadas eficiencias, para diferentes espectros de irradiancia. De forma experimental se realiza el depósito de una capa antirreflectante de ZnS sobre la célula de InGaAs, ya que esta célula puede actuar también como dispositivo termofotovoltaico y de este modo puede estudiarse la aplicación de capas antirreflectantes para los espectros solares estándar y también para la radiación del cuerpo negro en este caso. Tras este depósito se caracteriza la célula a través de la medida de su eficiencia cuántica y se obtiene una mejora relativa aproximada del 30% en los rangos de longitud de onda donde más luz absorbe la célula. A su vez se compara esta mejora con la que se esperaba de los cálculos teóricos modelados en MATLAB (del 30% aproximadamente también) y se comprueba que existe una gran similitud entre ambas mejores.

More information

Item ID: 66999
DC Identifier: https://oa.upm.es/66999/
OAI Identifier: oai:oa.upm.es:66999
Deposited by: Lucas Lucas García García
Deposited on: 10 May 2021 05:09
Last Modified: 10 May 2021 05:09
  • Logo InvestigaM (UPM)
  • Logo GEOUP4
  • Logo Open Access
  • Open Access
  • Logo Sherpa/Romeo
    Check whether the anglo-saxon journal in which you have published an article allows you to also publish it under open access.
  • Logo Dulcinea
    Check whether the spanish journal in which you have published an article allows you to also publish it under open access.
  • Logo de Recolecta
  • Logo del Observatorio I+D+i UPM
  • Logo de OpenCourseWare UPM