28/02/2012 - Nueva herramienta para analizar la eficiencia de las células solares

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Investigadores del Instituto de Energía Solar de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) y del Instituto Tecnológico de Massachusets (MIT, EE UU) han desarrollado una herramienta informática que simula cuál será la eficiencia teórica de una célula solar de silicio en función de las impurezas que contenga el material base. Se llama 'Impurities to Efficiency' y es gratuita.

En colaboración con el MIT (EEUU), investigadores del grupo de 'silicio y nuevos conceptos de células solares' del Instituto de Energía Solar de la UPM han desarrollado Impurities to Efficiency (I2E), una herramienta gratuita y accesible para industrias y centros de investigación que da respuesta a cuál será la eficiencia teórica de una célula solar de silicio en función de las impurezas que contenga el material base sin necesidad de pasar por el laborioso proceso de fabricación, caracterización y análisis.

Un factor clave a la hora de determinar la eficiencia de las células solares es el tamaño y la distribución de las partículas de hierro en el silicio. A pesar de que para fabricar estas células solares se parte de obleas de silicio puro en más de un 99%, la pequeña cantidad de hierro que persiste, y más aún, su distribución y el tamaño de dichas partículas suponen obstáculos al movimiento de los electrones.

Combinando la física básica con simulaciones numéricas muy precisas, los investigadores del IES, liderados por el profesor Carlos del Cañizo, en colaboración con el grupo del profesor Tonio Buonassisi del MIT, han conseguido predecir cómo se comportan las impurezas de hierro durante el proceso de fabricación de las obleas de silicio. Mediciones de la verdadera distribución de estas impurezas llevadas a cabo en un  sincrotrón han confirmado las predicciones teóricas de la herramienta desarrollada.

La ventaja de la simulación frente a los análisis tradicionales es clara, ya que permite acceder a la mejor solución para un conjunto de parámetros dado, cosa que con los métodos tradicionales no es posible en todos los casos por la cantidad de variables que entran en juego y lo económicamente costoso del proceso.

La herramienta I2E es accesible de manera gratuita desde julio 2011. Durante este tiempo, usuarios de todo el mundo han llevado a cabo alrededor de 2.000 simulaciones. Esta herramienta permitirá acelerar el proceso de innovación en el área de las células solares de silicio.

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Referencias bibliográficas:

• Hofstetter, DP. Fenning, MI. Bertoni, JF. Lelièvre, C. del Cañizo, T. Buonassisi. "Impurity-to-Efficiency Simulator: Predictive Simulation of Silicon Solar Cell Performance Based on Iron Content and Distribution". Progress in Photovoltaics 19: 487-497, 2011.
• DP. Fenning, J. Hofstetter, MI Bertoni, S. Hudelson, M. Rinio, JF Lelièvre, B. Lai, C. del Cañizo, T. Buonassisi. "Iron distribution in silicon after solar cell processing: Synchrotron analysis and predictive modeling". Applied Physics Letters 98: 162103, 2011.

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