Tecnología fotovoltaica
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Diapositiva 1 PRINCIPIOS DE LA ENERGÍA FOTOVOLTAICA Tecnología fotovoltaica Proceso de fabricación de células y paneles FVs F A I 40% II Cristalización y laminación del Si III Transformación de obleas en células 30% IV Interconexión y encapsulado en módulos 30% S E S C Tratamiento de arenas de cuarzo O S T E S Prof. J.G.Ramiro Leo Diapositiva 2 PRINCIPIOS DE LA ENERGÍA FOTOVOLTAICA Tecnología fotovoltaica Proceso de fabricación de células y paneles FVs Fase III Prof. J.G.Ramiro Leo Diapositiva 3 PRINCIPIOS DE LA ENERGÍA FOTOVOLTAICA Tecnología fotovoltaica Transformación de obleas en células Oblea Obleatipo-p tipo-p Formación Formaciónde decontactos contactos Preparación Preparaciónde delalasuperficie superficie Formación Formaciónde delalaunión uniónp-n p-n en enlalacara carafrontal frontal + Creación Creaciónde deuna unaregión regiónpp + en enlalacara caraposterior posterior Deposición Deposiciónde decapa capa antirreflectante antirreflectante Interconexión Interconexiónyy encapsulado encapsulado Prof. J.G.Ramiro Leo Diapositiva 4 PRINCIPIOS DE LA ENERGÍA FOTOVOLTAICA Tecnología fotovoltaica Estructura de una célula de silicio Diapositiva 5 PRINCIPIOS DE LA ENERGÍA FOTOVOLTAICA Tecnología fotovoltaica Preparación de las superficies Ataque Ataqueanisotrópico anisotrópicoen enKOH KOHooNaOH NaOH⇒ ⇒ micropirámides (superficie texturada) micropirámides (superficie texturada) Eliminación Eliminaciónquímica químicade de las primeras 10-20 las primeras 10-20µm µm Superficie Superficie de decélula célula Ranurado Ranuradocon condisco discoabrasivo abrasivo Láser Láserooplasma plasma (alternativas (alternativasmuy muycaras) caras) Prof. J.G.Ramiro Leo Diapositiva 6 PRINCIPIOS DE LA ENERGÍA FOTOVOLTAICA Tecnología fotovoltaica Superficies texturadas Diapositiva 7 PRINCIPIOS DE LA ENERGÍA FOTOVOLTAICA Tecnología fotovoltaica Superficies texturadas Ventajas Inconvenientes J Disminuye la reflectividad(*) L Procesamiento de obleas más delicado J Confina la luz en la superficie J Absorción de la luz más cerca de la unión p-n (*) compensa los inconvenientes L Area de la unión p-n mayor L Camino lateral de la corriente más largo Diapositiva 8 PRINCIPIOS DE LA ENERGÍA FOTOVOLTAICA Tecnología fotovoltaica Formación de la unión p-n •Deposición •Deposiciónde deóxidos óxidosde dePPyySiSi sobre las oblea antes del sobre las oblea antes del tratamiento tratamientotérmico. térmico. •Difusión •Difusióntérmica térmicadel delfósforo fósforo •Horno a 900ºC •Horno a 900ºC •Atmósfera •Atmósferade deóxido óxidode defósforo fósforo •Fuentes de impurezas: POCl , •Fuentes de impurezas: POCl3 ,PP2HH2 , ,PP2OO5 3 2 2 2 5 •Deposición •Deposición serigráfica serigráfica nebulización nebulización centrifugación centrifugación fase fasede devapor vapor Técnicas Técnicas Implantación Implantacióniónica iónica Prof. J.G.Ramiro Leo Diapositiva 9 PRINCIPIOS DE LA ENERGÍA FOTOVOLTAICA Tecnología fotovoltaica Formación de la unión p-n n Horno de difusión Diapositiva 10 PRINCIPIOS DE LA ENERGÍA FOTOVOLTAICA Tecnología fotovoltaica Formación de la región p+ ••Evaporación Evaporaciónen enalto altovacío vacío ++ Técnicas Técnicas tratamiento tratamientotérmico térmicoaa1000-1100ºC 1000-1100ºC ••Deposición Deposiciónserigráfica serigráfica++aleación aleación + de deAlAl(impureza (impurezaaceptora aceptoratipo tipopp+)) ••Disminución Disminuciónde delalaresistencia resistencia de contacto de contacto Difusión Difusiónprofunda profundadel delAluminio Aluminio ••Disminución Disminuciónde delala recombinación de recombinación delos los portadores portadoresminoritarios minoritariosen enlala superficie posterior superficie posterior Células Célulasde dealto altorendimiento rendimiento Compensación Compensaciónde dela lacapa capann Prof. J.G.Ramiro Leo Diapositiva 11 PRINCIPIOS DE LA ENERGÍA FOTOVOLTAICA Tecnología fotovoltaica Formación de los contactos Deposición Deposicióncatalítica catalíticade deNiquel Niquel Técnicas Técnicas Técnica Técnicafotolitográfica fotolitográfica Células Célulasde dealto alto rendimiento rendimiento Condiciones críticas •Temperatura •Tiempo de recocido ¡Compromiso! Deposición Deposiciónserigráfica serigráfica++Recocido Recocido Pasta: Pasta: •• polvo polvometálico metálico(Ag) (Ag) •• vidrio (frit) vidrio (frit) •• aglomerantes aglomerantesorgánicos orgánicos •• disolventes disolventes Horno Hornode deinfrarrojos infrarrojos •• Temperatura Temperaturade de800ºC 800ºC •• Rampa ascendente Rampa ascendente •• Rampa Rampade deenfriamiento enfriamientolenta lenta Prof. J.G.Ramiro Leo Diapositiva 12 PRINCIPIOS DE LA ENERGÍA FOTOVOLTAICA Tecnología fotovoltaica Formación de los contactos n Deposición SERIGRÁFICA + Recocido Diapositiva 13 PRINCIPIOS DE LA ENERGÍA FOTOVOLTAICA Tecnología fotovoltaica Formación de los contactos n Deposición SERIGRÁFICA + Recocido Micropirámides Contacto metálico Diapositiva 14 PRINCIPIOS DE LA ENERGÍA FOTOVOLTAICA Tecnología fotovoltaica Capa antirreflectante (capa AR) Material transparente transparente que que adapta adaptael el Índice Índice de de Material Refracción del del Silicio Silicio al al del del aire aire Refracción Vidrio Capa Silicio Valor óptimo n=2,3 Prof. J.G.Ramiro Leo Diapositiva 15 PRINCIPIOS DE LA ENERGÍA FOTOVOLTAICA Tecnología fotovoltaica Capa antirreflectante (capa AR) Si-multicristalino Superficie Superficielisa lisa(no (notexturada) texturada) Capa CapaAR: AR:n>1,5 n>1,5 Si-monocristalino Superficie Superficietexturada texturada Capa CapaAR: AR:SiO SiO22 n=1,5 n=1,5 Prof. J.G.Ramiro Leo Diapositiva 16 PRINCIPIOS DE LA ENERGÍA FOTOVOLTAICA Tecnología fotovoltaica Capa antirreflectante (capa AR) n Técnicas de deposición Fase Fasevapor vapor(CVD) (CVD) Chemical Vapour Chemical VapourDeposition Deposition Nebulización Nebulización (spray) (spray) Alto Altovacío vacío Centrifugación Centrifugación Superficie Superficie de decélula célula Serigrafía Serigrafía Oxidación Oxidacióntérmica térmica Prof. J.G.Ramiro Leo Diapositiva 17 PRINCIPIOS DE LA ENERGÍA FOTOVOLTAICA Tecnología fotovoltaica Tipos de células y rejillas Diapositiva 18 PRINCIPIOS DE LA ENERGÍA FOTOVOLTAICA Tecnología fotovoltaica Clasificación de células. Simulador solar. Medida de características en condiciones estandar Esquema del proceso de conversión de la energía solar en eléctrica en una célula fotovoltaica Irradiancia: 100mW/cm 2 Temperatura: 25ºC Diapositiva 19 PRINCIPIOS DE LA ENERGÍA FOTOVOLTAICA Tecnología fotovoltaica Proceso de fabricación de células y paneles FVs F A I 40% II Cristalización y laminación del Si III Transformación de obleas en células 30% IV Interconexión y encapsulado en módulos 30% S E S C Tratamiento de arenas de cuarzo O S T E S Prof. J.G.Ramiro Leo Diapositiva 20 PRINCIPIOS DE LA ENERGÍA FOTOVOLTAICA Tecnología fotovoltaica Proceso de fabricación de células y paneles FVs Fase IV Prof. J.G.Ramiro Leo Diapositiva 21 PRINCIPIOS DE LA ENERGÍA FOTOVOLTAICA Tecnología fotovoltaica Fabricación de módulos FVs n Interconexión de células. Encintado. Cinta metálica Soldadura blanda o ultrasónica Proceso de soldadura Módulo Módulosolar solarFV FV Nº células alrededor Nº células alrededorde de treinta treintayytantas tantas Técnicas Técnicasde defabricación fabricación garantizan garantizan20 20años años Diapositiva 22 PRINCIPIOS DE LA ENERGÍA FOTOVOLTAICA Tecnología fotovoltaica Fabricación de módulos FVs n Capas de un módulo típico Marco soporte Aluminio anodizado Cristal templado Goma butílica Célula Cinta Polivinilo butiral Láminas de acero y tedlar Diapositiva 23 PRINCIPIOS DE LA ENERGÍA FOTOVOLTAICA Tecnología fotovoltaica Clasificación de módulos. Simulador solar. Medida de características en condiciones estandar Típico panel fotovoltaico de 33 células Irradiancia: 100mW/cm2 Temperatura: 25ºC Diapositiva 24 PRINCIPIOS DE LA ENERGÍA FOTOVOLTAICA Tecnología fotovoltaica Ensayos y homologación de paneles FVs Pruebas de envejecimiento • Ciclos de frío y calor Diapositiva 25 PRINCIPIOS DE LA ENERGÍA FOTOVOLTAICA Tecnología fotovoltaica Tipos de paneles solares FVs. Multicritalino Monocritalino Cortados con láser
