Tecnología de células solares CIGS

- Feb 25, 2019-

Fuente: britannica.com


CIGS solar panel 1


Célula solar CIGS, en celdas solares de seleniuro de galio e indio de cobre, dispositivo fotovoltaico de película delgada que utiliza capas semiconductoras de seleniuro de galio e indio (CIGS) para absorber la luz solar y convertirla en electricidad. Aunque se considera que las células solares CIGS se encuentran en las primeras etapas de la comercialización a gran escala, pueden producirse mediante un proceso que tiene el potencial de reducir el costo de producción de dispositivos fotovoltaicos. A medida que mejora el rendimiento, la uniformidad y la confiabilidad de los productos CIGS, la tecnología tiene el potencial de expandir significativamente su participación de mercado y, eventualmente, puede convertirse en una tecnología "disruptiva". Además, dados los peligros de la extracción y el uso de cadmio, las células solares CIGS ofrecen menos problemas de salud y medioambientales que las células solares de telururo de cadmio con las que compiten.


CIGS solar cell structure


Las células solares CIGS cuentan con una película delgada de seleniuro de indio y cobre y seleniuro de galio y una cantidad mínima de sodio. Esa película CIGS actúa como un semiconductor de banda de banda directa y forma una heterounión, ya que las bandas de banda de los dos materiales diferentes son desiguales. La celda de película delgada se deposita sobre un sustrato, como vidrio de sosa-cal, metal o una película de poliamida, para formar el contacto de la superficie posterior. Si se elige un material no conductor para el sustrato, un metal como el molibdeno se usa como conductor. El contacto de la superficie frontal debe poder conducir electricidad y ser transparente para permitir que la luz llegue a la celda. Los materiales como el óxido de indio y estaño, el óxido de zinc dopado o, más recientemente, las películas orgánicas avanzadas basadas en carbono nano diseñado se utilizan para proporcionar ese contacto óhmico.

CIGS solar cell

Las celdas están diseñadas para que la luz entre a través del contacto óhmico frontal transparente y se absorba en la capa CIGS. Allí se forman pares de agujeros de electrones. Se forma una "región de agotamiento" en la heterounión de los materiales de tipo p y n de la superficie dopada con cadmio de la célula CIGS. Eso separa los electrones de los agujeros y les permite generar una corriente eléctrica (ver también célula solar). En 2014, los experimentos de laboratorio produjeron una eficiencia récord del 23.2 por ciento por una célula CIGS con una estructura de superficie modificada. Sin embargo, las células CIGS comerciales tienen eficiencias más bajas, y la mayoría de los módulos obtienen una conversión de aproximadamente el 14 por ciento.


Durante el proceso de fabricación, la deposición de películas CIGS sobre un sustrato se realiza con frecuencia en el vacío, ya sea mediante un proceso evaporativo o por pulverización catódica. El cobre, el galio y el indio se depositan a su vez y se recocen con un vapor de seleniuro, dando como resultado la estructura final de CIGS. La deposición se puede hacer sin vacío, utilizando nanopartículas o galvanoplastia, aunque esas técnicas requieren más desarrollo para ser económicamente eficientes a gran escala. Se están desarrollando nuevos enfoques que son más similares a las tecnologías de impresión que a la fabricación tradicional de células solares de silicio. En un proceso, una impresora coloca gotas de tinta semiconductora en una lámina de aluminio. Un proceso de impresión posterior deposita capas adicionales y el contacto frontal encima de esa capa; La lámina se corta luego en hojas.


Las células solares CIGS pueden fabricarse sobre sustratos flexibles, lo que las hace adecuadas para una variedad de aplicaciones para las cuales la fotovoltaica cristalina actual y otros productos rígidos no son adecuados. Por ejemplo, las células solares flexibles CIGS ofrecen a los arquitectos una mayor variedad de posibilidades en cuanto a diseño y estilo. Las células solares CIGS también son una fracción del peso de las células de silicio y pueden fabricarse sin que el vidrio sea resistente a roturas. Se pueden integrar en vehículos como remolques de tractor, aviones y automóviles, ya que su perfil bajo minimiza la resistencia del aire y no agrega peso significativo.