Tecnología de Silicio

Tecnología de Silicio

 

Este objetivo persigue desarrollar la tecnología de fabricación de células solares muy delgadas sobre silicio purificado de bajo coste con el fin de abaratar su coste de producción. Este objetivo se articula en dos actividades principales:

 

  • A1.1. Validar la viabilidad de tecnologías de purificación de silicio de bajo coste
  • A1.2. Fabricar células solares sobre obleas de silicio purificado de bajo coste con menos de 100 micras de espesor.

 

La primera actividad consiste en explorar en paralelo dos vías de reducción del coste del proceso de ultrapurificación: una, reduciendo el consumo energético en el paso de depósito a partir de clorosilanos, y otra, optando por procesos de purificación por vía metalúrgica. En el primer caso, se continuará desarrollando una patente de investigadores del SEF que ha sido cedida a Centesil en el marco de los acuerdos entre socios, Escudo térmico para reactores de producción de silicio (WO_2012_025513 A1), validando sus resultados en un reactor CVD (Chemical Vapor Deposition) de laboratorio del que el grupo dispone, y escalando los resultados a escala industrial. La idea se basa en reducir las pérdidas por radiación asociadas al proceso CVD mediante el uso de escudos térmicos de silicio, lo cual permitiría evitar contaminación del

escudo y aprovechar el silicio que se deposita en él. Se pretende combinar esta idea con otros desarrollos promovidos por la empresa americana IIDC, que siguen una línea similar de reducción del consumo energético. En el caso del silicio purificado por vía metalúrgica, se pretende evaluar la calidad del silicio producido por Ferroatlántica, y estudiar mecanismos de ingeniería de defectos capaces de reducir el impacto de la mayor cantidad de impurezas y defectos que contiene el material en relación con el silicio convencional.

La segunda actividad consiste en desarrollar estructuras de células solares de alta eficiencia sobre obleas de silicio purificado por las vías anteriores, con espesores inferiores a las 100 micras. Especial hincapié se hará en adaptar la tecnología bifacial con emisores de fósforo y boro. Al reducir el espesor se relajarán las especificaciones del sustrato, pero cobrarán más relevancia las superficies, en cuyo caso hay que prestar especial atención a la pasivación sobre el emisor de boro y a la eliminación de la capa muerta en el emisor de fósforo. También se probarán otras estructuras, como las basadas en uniones túnel a través de óxidos delgados.

Como se ha señalado, con la empresa IIDC se pretende cumplir el objetivo específico de reducción del consumo energético en el depósito de silicio por CVD, mientras que con la empresa Ferroatlántica se pretende demostrar que con su silicio de bajo coste se pueden fabricar células solares delgadas de alta eficiencia.

IBLAB contribuirá presentando varios servicios de caracterización como la determinación de los niveles de

impurezas por espectroscopía capacitiva (DLTS) o absorción en el infrarrojo (FTIR). Dado que ciertas impurezas podrían producir el efecto de "banda intermedia" se colaborará en el desarrollo del Objetivo 4 con el fin de realizar una evaluación sobre las posibilidades de implementación industrial de la célula de banda intermedia basada en silicio.

Para realizar esta investigación el grupo SEF cuenta con equipamiento de laboratorio para realizar depósitos CVD de silicio a partir de clorosilanos, con equipos de caracterización de procesos (medidas de tiempo de vida por decaimiento de la conductividad, FTIR para medidas de carbono y oxígeno, elipsometría, etc) y de dispositivos (medidas SunsVoc,

curvas IV, eficiencia cuántica), así como una línea completa de fabricación de células solares (cámaras químicas, hornos de difusión, depósito de capas antirreflectantes, evaporadoras en vacío para metalización). También se cuenta con el acceso, a través de Centesil, a la planta piloto de purificación de silicio y a la unidad de crecimiento monocristalino, que aporta una plataforma para validar el escalado industrial de esta línea.

OBJETIVOS INTERDISCIPLINARES

PLAN DE FORMACION

Se busca realizar acciones en distintos ámbitos que nos permitan alcanzar los siguientes objetivos:

 

  1. Incrementar la masa de personal investigador altamente cualificado con el fin de aportar solidez tanto al sistema de investigación como al tejido productivo fotovoltaico.

 

  1. Incentivar el desarrollo de nuevas carreras profesionales en el sector de la I+D+i y dotar de nuevas aptitudes a los investigadores.

 

  1. Impulsar la enseñanza de la disciplina fotovoltaica en sus diversos ámbitos científico-tecnológicos

 

  1. Promover y fomentar el establecimiento de redes y contactos externos.

PLAN DE IMPACTO

Con objeto de maximizar los resultados del Programa MADRID-PV, se llavan a cabo las siguientes actividades:

 

  • Creación y mantenimiento de la web del Programa: fácil, sencilla y didáctica.
  • Fomento de las publicaciones
    • En revistas científicas internacionales de alto impacto
  • En publicaciones dedicadas al sector industrial
  • En acceso abierto al público en general.
    • Generación de patentes y de propiedad industrial que valoricen los resultados de la investigación.
    • Participación en Ferias y eventos destinados a la divulgación de la ciencia y tecnología como en aquellos destinados a profesionales del sector.
    • Abrir a terceros la oferta tecnológica de nuestros equipos

     

    ACTIVIDAD DEL LABORATORIO

    La contribución de IBLAB al Programa MADRID-PV se centra en el desarrollo de las siguientes líneas de actuación:

     

     

    • Mejorar la oferta de servicios mediante la inclusión de nuevas técnicas y equipamiento.

     

    • Contribuir al Programa de Formación del Consorcio mediante acciones específicas como la formación de técnicos de laboratorio.

     

    • Mantener su compromiso con la normativa de calidad