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PROCESO DE FABRICACIÓN. De las células solares de silicio lo podemos dividir en tres grandes etapas: 1)OBTENCIÓN DEL Si DE ALTA PUREZA. 2) OBTENCIÓN DE.

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1 PROCESO DE FABRICACIÓN. De las células solares de silicio lo podemos dividir en tres grandes etapas: 1)OBTENCIÓN DEL Si DE ALTA PUREZA. 2) OBTENCIÓN DE OBLEAS. 3) PROCESAMIENTO DE LA OBLEA.

2 1.Obtención del Si de alta pureza. Este se obtiene a partir del óxido de silicio, SiO2, básicamente cuarzo, cuya abundancia en la naturaleza elimina problemas de abastecimiento. Este tiene que ser de alta pureza, semejante al semiconductor que se utiliza en la industria electrónica. Actualmente se está trabajando con silicio de menor pureza, pero útil para la fabricación de celdas solares y a un menor costo. 2. Obtención de obleas. Utilizando como materia prima polvo de silicio de alta pureza se hace crecer el monocristal hasta obtener una pieza cilíndrica de diámetro variable entre 2 y 20 cm y longitud de alrededor de 1 m. El crecimiento del monocristal sirve para purificar el material y para la creación de una estructura perfecta, gracias a la cual la futura oblea gozará de propiedades semiconductoras. La barra de silicio se corta mediante sierras especiales produciendo obleas de espesor aproximado de 0.3 mm. En esta etapa hay una pérdida de material de aproximadamente el 60% en forma de aserrín. Actualmente existen otras formas más eficientes de cortado de la barra.

3 lapeado y pulido, formación de unión p-n, decapado y limpieza, capa antirreflectante, fotolitografía para formación de contactos formación de contactos o electrodos, material para soldadura de electrodos limpieza del decapante y comprobación de las características de la celda. La formación de la unión p-n es la etapa más crítica de todo el proceso de fabricación, debido a que el buen funcionamiento de la célula solar depende en gran medida de una buena unión p-n. Por otro lado, una adecuada capa antirreflejante también es necesaria, ya que una superficie de Si bien pulida puede llegar a reflejar hasta el 34% de la radiación de onda larga y un 54% si la radiación es de onda corta. 3.Procesamiento de la oblea. Para obtener finalmente la célula solar, la oblea sufre un procesamiento que consiste de los siguientes pasos:

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5 - Silicio Monocristalino: Estas celdas se obtienen a partir de barras cilíndricas de silicio Monocristalino producidas en hornos especiales. Las celdas se obtienen por cortado de las barras en forma de obleas cuadradas delgadas (0,4-0,5 mm de espesor). Su eficiencia en conversión de luz solar en electricidad es superior al 12%. TIPOS DE CELDAS: Existen tres tipos de celdas; dependiendo su diferenciación según el método de fabricación.

6 - Silicio Policristalino: Estas celdas se obtienen a partir de bloques de silicio obtenidos por fusión de trozos de silicio puro en moldes especiales. En los moldes, el silicio se enfría lentamente, solidificándose. En este proceso, los átomos no se organizan en un único cristal. Se forma una estructura policristalina con superficies de separación entre los cristales. Su eficiencia en conversión de luz solar en electricidad es algo menor a las de silicio Monocristalino. - Silicio Amorfo: Estas celdas se obtienen mediante la deposición de capas muy delgadas de silicio sobre superficies de vidrio o metal. Su eficiencia en conversión de luz solar en electricidad varía entre un 5 y un 7%

7 Eficiencias de celda: Monocristalina:12-15 % Policristalina:11-14 % Amorfa:6-7 % telururo de cadmio:7-8 %

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9 PASOS PARA OBTENER UNA CELDA FV

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11 Estructura básica de una celda solar de silicio monocristalino

12 La tensión máxima de una celda de silicio cristalino iluminada, en dependecia de la calidad del material empleado y de la tecnología utilizada para la fabricación del dispositivo es de 0,5 a 0,6 V y la corriente máxima, en función del tamaño del área de la celda comercial actual, puede ser de 1 a 5 A. En el caso de las celdas de silicio, que son las más utilizadas, el material de partida es la arena sílice, material muy extendido y utilizado en diferentes aplicaciones, por ejemplo, en la construcción de edificaciones. El problema radica en lo caro que resulta la producción de silicio semiconductor a causa del considerable trabajo de purificación de la arena para obtener el silicio, la fabricación de los monocristales o policristales, su corte en láminas finas y el proceso de fabricación del dispositivo denominado celda solar. La eficiencia estable de este tipo de celdas producidas comercialmente está entre 16 y 18 %. Las celdas de silicio amorfo o de capa delgada se obtienen por deposición de películas de 0,001 mm de espesor de silicio sobre una base inerte, que puede ser vidrio, cerámica o metal con una estructura amorfa (no cristalina) y con la cual se disminuye considerablemente el gasto del material semiconductor; aunque la eficiencia actual para celdas comerciales no sobrepasa 10 %.

13 EMISOR BASE CONTACTO METÁLICO ENREJADO CAPA ANTIREFLEJANTE n+ p p+ ESTRUCTURA DE UNA CELDA SOLAR COVENCIONAL DE SILICIO CRISTALINO

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15 CARACTERISTICAS : Espesor total de la celda 02 a 0.03 cm. Espesor del emisor a cm. Espesor de capa antirreflejante a cm. Área total cubierta por el enrejado menor que 10 % La razón por la que se requiere que el espesor de la celda sea de 0.02 a 0.03 cm es que el total de la radiación visible que proviene del sol puede ser absorbida solo con espesores de silicio de este orden. Normalmente en el emisor se tienen concentraciones de impurezas promedio de 100 a 1000 veces la concentración en la base. El silicio pulido refleja cerca del 30 % del espectro solar, de modo que se requiere de una capa no absorbente que reduzca la reflexión de la luz incidente.

16 13 - ¿Que diferencia existe entre los paneles policristalinos y los monocristalinos? Los paneles fotovoltaicos están compuestos por celdas fotovoltaicas de silicio monocristalino o policristalino. La diferencia entre una y otra radica en el procedimiento de fabricación. Las celdas de silicio monocristalino se obtienen a partir de silicio muy puro, que se refunde en un crisol junto con una pequeña proporción de boro. Una vez que el material se encuentra en estado líquido se le introduce una varilla con un "cristal germen" de silicio, que se va haciendo recrecer con nuevos átomos procedentes del líquido, que quedan ordenados siguiendo la estructura del cristal. De esta forma se obtiene una monocristal impurificado, que luego se corta en obleas de aproximadamente 3 décimas de milímetro de grosor. Esta obleas se introducen después en hornos especiales, dentro de los cuales se difunden átomos de fósforo que se depositan sobre una cara y alcanzan una cierta profundidad en su superficie. Posteriormente, y antes de realizar la serigrafía para las interconexiones superficiales, se recubren con un tratamiento antireflexivo de bióxido de titanio o zirconio. En las células policristalinas, en lugar de partir de un monocristal, se deja solidificar lentamente sobre un molde la pasta de silicio, con lo cual se obtiene un sólido formado por muchos pequeños cristales de silicio, que pueden cortarse luego en finas obleas policristalinas.

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18 EXISTEN CUATRO METODOS PARA LA OBTENCIÓN DE SILICIO DE CZOCHRALSKI DE LAS ZONAS FLOTANTES DE BRIDGMAN DEL GRADIENTE DE CONGELACION Formas impuras de silice: amatista (izquierda), agata (centro) y onyx (derecha)

19 Fases de creación de obleas Para la obtención de las obleas se realizan una serie de pasos a partir del material inicial. Estos pasos se muestran en la figura. El material inicial se procesa para eliminar todas sus impurezas, obteniéndose un material policristalino. Este material se convierte en barras o lingotes de material monocristalino. Estas barras son cortadas en obleas, las cuales son atacadas, limpiadas y pulidas para alcanzar el grado de perfección necesario.

20 Crecimiento cristalino: Podemos hacer crecer el cristal semiconductor a partir de su forma líquida o a partir de su forma sólida policristalina. Cuando partimos de la forma líquida del material, emplearemos las técnicas de Czochralski (CZ) o de Bridgman. A partir del material base policristalino utilizamos la técnica de la zona flotante.

21 Materiales de inicio Para el Si partimos de una forma de arena (SiO2) relativamente pura llamada cuarcita. Se introduce en un horno junto con distintas formas de carbón sólido. Se produce la siguiente reacción: SiC(sólido) SiO2 (sólido) Si(sólido) SiO(gas) CO(gas) El Si obtenido presenta una pureza del 98%, y se denomina silicio en grado metalúrgico. A continuación el Si sólido se pulveriza y se trata con ácido clorhídrico (HCl) para formar triclorosilano (SiHCl3), según la reacción: ºC Si(s) HCl(g) 300ºC SiHCl3 (g) H2 (g)

22 La técnica de Czochralski (CZ) Esta técnica se utiliza para crear barras de Si monocristalino a partir de Si líquido. El generador de CZ se muestra en la figura siguiente. Distinguimos las siguientes partes: Un crisol de cuarzo (SiO2) sobre un sustrato de grafito, donde se coloca el Si líquido. Este crisol gira en el sentido de las agujas del reloj. El Si se mantiene líquido por inducción de RF. Sobre el crisol hay un mecanismo de arrastre del cristal ya formado. El mecanismo sostiene un gérmen de cristal monocristalino con la orientación adecuada y gira en contra de las agujas del reloj. Un ambiente formado por un flujo controlado de gas inerte (como argón). Todo el sistema está controlado por un microcontrolador.

23 Técnica de Czochralsk i

24 The most widely used technique for making single-crystal silicon is the Czochralski process, in which seed of single-crystal silicon contacts the top of molten silicon. As the seed is slowly raised, atoms of the molten silicon solidify in the pattern of the seed and extend the single- crystal structure.

25 Solar Cell Materials Silicon: Slicing Ingots The next step is the same for both single-crystal ingots and cast multicrystalline ingots. The ingot is sawed into thin wafers for further processing into PV cells. The sawing step wastes as much as 20% of valuable silicon as sawdust, known as "kerf." After the wafers are produced, they are doped to produce the necessary electric field, treated to reduce reflection, and coated with electrical contacts to form functioning PV cells.doped electric fieldelectrical contacts Después de que el lingote de silicón se ha formado, se cortan obleas delgadas para otro proceso de elaboración de células de PV. El paso de corte produce hasta un 20% del silicón como aserrín.

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27 La técnica de Bridgman Esta técnica es la que se emplea preferentemente para el crecimiento de cristales de GaAs. Este técnica utiliza un horno de dos zonas como el mostrado en la figura. Dentro del horno se coloca un tubo de cuarzo. En un extremo del tubo, mantenido a una temperatura de unos 610ºC, hay cierta cantidad de As. En el otro extremo del tubo, a una temperatura de unos 1240ºC, hay una cubeta con GaAs fundido. Entre las dos zonas se encuentra el extremo izquierdo de la cubeta con un germen de GaAs sólido con la orientación deseada.

28 Arriba: se puede apreciar que la superficie de este cristal cosechado con el método de Bridgman es más suave allí donde estaba despegado de la pared del recipiente. Con el crecimiento aislado de Bridgman "sin intervención" se obtienen menos defectos en la estructura interna de los cristales.

29 "Cuando el crecimiento de los cristales se efectúa en contacto con la pared del recipiente, ésta empuja los cristales, produciendo una dislocación de su alineamiento. A esto se le llama 'defectos', y puede producir una pérdida en el desempeño del cristal [para ciertos usos]". Durante el crecimiento aislado de Bridgman, el cristal no entra en contacto con las paredes del recipiente, por lo que se puede obtener un cristal de mayor calidad y con menos defectos.

30 La técnica de la zona flotante Este técnica, al contrario que las anteriores, parte de una varilla sólida de Si policristalino, y no de Si líquido. Permite obtener menor concentración de impurezas que el método de CZ, pero en cambio no permite obtener varillas del mismo diámetro que las obtenidas por este otro método.

31 Se coloca en el dispositivo una varilla de Si policristalino en posición vertical, con un germen de Si monocristalino de la orientación adecuada en su extremo inferior. Esta varilla está inmersa en una cámara de cuarzo en la que se mantiene una atmósfera de gas inerte. Externa a esta cámara hay un inductor de radiofrecuencia móvil. Durante el funcionamiento del sistema, la varilla de Si gira sobre sus ejes a la vez que el inductor funde unos centímetros de la misma. El inductor se desplaza lentamente del extremo inferior al superior, haciendo que la zona fundida se mueva a lo largo de toda la varilla. La zona fundida se mantiene flotando debido a la tensión superficial del Si líquido. A esta zona se le conoce como zona flotante. La velocidad de desplazamiento del inductor controla el diámetro del cristal resultante.

32 Float Zone: During the Float Zone (FZ) process a melt zone is established between the lower seed material and upper feed material by applying localized heating (see FZ below). This floating zone is moved along the rod in such a way that the crystal is growing on the seed (which is below the melt) and simultaneously melting the feed material above the floating zone. The seed material as well as the feed rod is supported but no container is in contact with the growing crystal or the melt, which is held in place only by surface tension*. Under earth conditions the zone height is limited because the liquid will run down if the molten zone gets too big. This fact limits the possible diameter of crystals which are grown in Earth's gravity. In Space, the maximum zone height is given by the circumference of the crystal. Therefore floating zone experiments with higher zone heights and larger diameters are feasible under microgravity.

33 Solar Cell Materials Silicon: Semicrystalline Material Semicrystalline silicon can be produced in a variety of ways. The most popular commercial methods involve a casting process in which molten silicon is directly cast into a mold and allowed to solidify into an ingot. Generally, the mold is square, producing an ingot that can be cut and sliced into square cells to fit more compactly into a PV module. (Round cells leave space between them, where square cells can fit together with a minimum of wasted space).sliced The most popular method for making commercial semicrystalline silicon is casting, in which molten silicon is poured directly into a mold and allowed to solidify into an ingot.

34 El proceso de corte está refrigerado por agua, y convierte 1/3 del cristal en polvo. Además, deja dañada la superficie de cada oblea hasta una profundidad de unos 20-30µm. Cada oblea es atacada por una mezcla de Al 2 O 3 y glicerina, lo que uniformiza las caras dentro de un margen de 2µm. Por último se realiza un pulido mecánico de las obleas, que deja la superficie de la oblea con un acabado especular (como el de un espejo). Sobre esta oblea ya se pueden definir las características del dispositivo mediante procedimientos litográficos.

35 CELDAS SOLARES DE SILICIO Y MATERIAL CON LOS QUE SE FABRICAN.

36 DEFECTOS EN LOS CRISTALES Un cristal real, como el contenido en una oblea de Si, dista mucho de ser ideal. El hecho de ser finito ya produce defectos en los átomos de los bordes, ues no tiene todos sus enlaces completados. Además aparecen otros tipos de defectos en el cristal. Todos estos defectos influyen en las propiedades ópticas, eléctricas y mecánicas del dispositivo. Podemos clasificar los defectos en los siguientes tipos: 1. defectos puntuales 2. defectos de línea 3. defectos de superficie 4. defectos de volumen

37 Defectos puntuales Son aquellos producidos por la acción de un solo átomo. La figura 7 muestra los diferentes tipos de defectos puntuales. Impureza por sustitución: el lugar de un átomo de la red es ocupado por una impureza. Impureza intersticial: aparece un átomo entre los átomos de la red. Defecto por ausencia: falta un átomo de la red cristalina. Defecto de Frenkel: un átomo de la red no está colocado en su sitio sino que se mueve alrededor del vacío dejado por su ausencia en la red. Defectos de línea Consiste en la aparición de un plano extra de átomos en la estructura. Este defecto también se conoce con el nombre de dislocación de borde. Los defectos de línea actúan como lugares de precipitación de impurezas metálicas. Esto degrada el funcionamiento del dispositivo.

38 Defectos de área Son el enroscado y las vetas. El enroscado consiste en el cambio de orientación del cristal a través de un plano. En cambio, una veta consiste en un cambio de orientación del cristal sin ninguna relación con la orientación anterior. Ambos defectos pueden aparecer durante el crecimiento del cristal. Los cristales que presentan defectos de área son desechados. Defectos de volumen Aparecen debido al decremento de la solubilidad de impurezas en la red cristalina conforme disminuye la temperatura. Durante el crecimiento del cristal, entre los átomos propios de la red hay una serie de impurezas disueltas. Cuando se enfría el cristal, la solubilidad disminuye y parte de las impurezas disueltas precipitan. Esto crea un cambio en el volumen de la red que da lugar a dislocaciones durante el crecimiento.

39 CRECIMIENTO EPITAXIAL El crecimiento epitaxial –o epitaxia– es un proceso mediante el cual se hace crecer una capa cristalina de semiconductor sobre un substrato semicristalino con la misma estructura y orientación del substrato. El crecimiento epitaxial nos permite controlar de una manera muy precisa la concentración de impurezas de la nueva capa depositada sobre el substrato. Existen tres tipos de crecimiento epitaxial: En el crecimiento epitaxial, el substrato actúa como germen del nuevo cristal. Contrariamente a los procesos de crecimiento cristalino, en el crecimiento epitaxial la temperatura se mantiene sustancialmente por debajo del punto de fusión del material (entre un 30% y un 50% inferior).

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41 Crecimiento epitaxial en fase vapor (VPE) En el VPE, el material a depositar se introduce en fase gaseosa al reactor donde se produce la deposición sobre el substrato (obleas de semiconductor). Existen tres tipos de recipientes sobre los que se depositan las obleas. La figura 9 muestra estos tres tipos. El recipiente es siempre de grafito y las paredes del reactor de cuarzo. De esta manera se calienta el recipiente por inducción de radiofrecuencia pero no las paredes de cuarzo, lo que evita que se deposite material en las paredes del reactor. Para el crecimiento de Si, se utilizan cuatro fuentes distintas: El SiCl4 es el más empleado. El proceso se realiza a unos 1200ºC.

42 Crecimiento epitaxial en fase líquida (LPE) El método LPE consiste en el crecimiento de capas epitaxiales en substratos cristalinos a partir de la precipitación directa desde la fase líquida. La velocidad de crecimiento del método LPE es muy pequeña, por lo que este sistema se emplea para el crecimiento de capas epitaxiales muy finas (>0,2µm). El fundamento de esta técnica es el hecho de que una mezcla compuesta por un semiconductor con un segundo elemento funde a una temperatura menor que la del semiconductor propiamente. Esto permite mantener el material a depositar en estado líquido mientras el sustrato permanece en estado sólido. En estas condiciones, enfriando ligeramente el fundido conseguimos la cristalización de éste sobre el substrato, creando una nueva capa epitaxial.

43 Crecimiento epitaxial por haces moleculares (MBE) La técnica MBE (Molecular Beam Epitaxy) coloca el sustrato inicial en una cámara de alto vacío (del orden de torr). Los componentes que se van a emplear para el crecimiento epitaxial se colocan en unas cavidades de la cámara a una temperatura tal que los mantenga en fase vapor. El esquema del sistema se muestra en la figura.

44 Cuando se abre el obturador de cada cavidad, el alto vacío del reactor hace aparecer un haz de átomos procedentes de la cavidad. El haz impacta en el substrato produciendo un crecimiento epitaxial. El substrato se mantiene en constante rotación para conseguir que la capa epitaxial sea uniforme. Este método permite controlar perfectamente la tasa de partículas proyectadas sobre el substrato, lo que permite alcanzar capas epitaxiales muy finas y precisas. La tasa de crecimiento es de 0,001 a 0,3µm/min. Este método permite perfiles de impurificación que no se pueden alcanzar por los métodos de VPE o LPE.

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48 Células solares de silicio amorfo Las células de silicio amorfo hidrogenado se depositan en forma de capa delgada sobre diferentes sustratos: vidrio, acero o polímeros. La temperatura de depósito es moderada (entre C y C). Muchas de las propiedades del silicio amorfo hidrogenado difieren de las del silicio cristalino: La absorción óptica en la región visible del espectro solar es más de 10 veces superior. La movilidad electrónica es mucho menor (de 1a 10 cm 2 V -1 s -1 ). Aunque el hidrógeno permite eliminar gran parte de los estados de defecto debidos a los enlaces no saturados del silicio amorfo, todavía existe una concentración de estados de defecto del orden de a cm -3. La iluminación prolongada del silicio amorfo produce un aumento de la densidad de defectos, que puede llegar a ser superior a cm -3, dependiendo de la intensidad de iluminación y la temperatura.

49 La baja movilidad de los portadores en el silicio amorfo impide la obtención de células solares basadas en la unión p-n, como es habitual con el silicio cristalino, ya que estas estructuras están pensadas para lograr la fotocolección mediante la difusión de los portadores fotogenerados. En el caso de silicio amorfo se suelen utilizar estructuras p-i-n ; es decir, incluyendo una zona activa intrínseca entre las zonas dopadas. La colección de los portadores fotogenerados se logra por el arrastre debido al campo de la zona intrínseca. En la figura se muestra un esquema de una célula solar p-i-n de silicio amorfo. Figure: p-i-n amorphous silicon solar cell.

50 La elevada absorción óptica del silicio amorfo permite colectar la mayor parte del flujo luminoso incidente con sólo una delgada zona activa. El principal problema de este tipo de células es la degradación provocada por la iluminación. Las mejores células solares de a-Si:H alcanzan rendimientos iniciales superiores al 12 %, pero este rendimiento disminuye tras los periodos de iluminación. Se produce a-Si:H y silicion nano-cristalino (nc-Si:H) obtenido por depósito químico en fase vapor asistido por filamento caliente (HW-CVD), técnica que también es conocida como depósito químico-catalítico en fase vapor (cat-CVD).

51 Depósito químico en fase vapor asistido por filamento caliente (HW-CVD) La técnica de depósito de a-Si:H o nc-Si:H mediante HW-CVD se basa en la descomposición térmica de una mezcla de SiH 4 y H 2 que se hace circular a través de un filamento resistivo incandescente (normalmente tungsteno o tántalo). Mediante HW-CVD se ha logrado crecer capas delgadas de silicio (amorfo y cristalino) a velocidades relativamente altas de depósito (de hasta varios nm/s) y bajas temperaturas (menores que C). Esto hace del HW-CVD una técnica prometedora de cara a obtener dispositivos de silicio de gran área en capa delgada sobre sustratos de bajo coste. Figura: Sistema de depósito químico en fase vapor asistido por filamento caliente

52 Un panel fotovoltaico está formado por un conjunto de células solares conectadas eléctricamente entre sí en serie y paralelo hasta conseguir el voltaje adecuado para su utilización ¿Como se fabrica un panel fotovoltaico?

53 Fabricación de los módulos fotovoltaicos: El módulo fotovoltaico está compuesto por celdas individuales conectadas en serie. Este tipo de conexión permite adicionar voltajes. La tensión nominal del módulo será igual al producto del número de celdas que lo componen por la tensión de cada celda (aprox. 0,5 Volts). Generalmente se producen módulos formados por 30, 32, 33 y 36 celdas en serie, según la aplicación requerida.

54 Se busca otorgarle al módulo rigidez en su estructura, aislación eléctrica y resistencia a los agentes climáticos. Por esto, las celdas conectadas en serie son encapsuladas en un plástico elástico (Etilvinilacelato) que hace las veces de aislante eléctrico, un vidrio templado de bajo contenido de hierro, en la cara que mira al sol, y una lámina plástica multicapa (Poliéster) en la cara posterior. En algunos casos el vidrio es reemplazado por una lámina de material plástico transparente. El módulo tiene un marco que se compone de aluminio o de poliuretano y cajas de conexiones a las cuales llegan las terminales positivo y negativo de la serie de celdas. En las borneras de las cajas se conectan los cables que vinculan el módulo al sistema.

55 Corte transversal de un panel fotovoltaico

56 Este conjunto de células está envuelto por unos elementos que le confieren protección frente a los agentes externos y rigidez para acoplarse a las estructuras que los soportan. Los elementos son los siguientes: - Encapsulante, constituido por un material que debe presentar una buena transmisión a la radiación y una degradabilidad baja a la acción de los rayos solares. - Cubierta exterior de vidrio templado, que, aparte de facilitar al máximo la transmisión luminosa, debe resistir las condiciones climatológicas más adversas y soportar cambios bruscos de temperatura.

57 - Cubierta posterior, constituida normalmente por varias capas opacas que reflejan la luz que ha pasado entre los instersticios de las células, haciendo que vuelvan a incidir otra vez sobre éstas. - Marco de metal, normalmente de aluminio, que asegura rigidez y estanqueidad al conjunto, y que lleva los elementos necesarios (generalmente taladros) para el montaje del panel sobre la estructura soporte. - Caja de terminales: incorpora los bornes para la conexión del módulo. - Diodo de protección: impiden daños por sombras parciales en la superficie del panel.

58 Etapas del proceso de fabricación del módulo: - Prueba eléctrica y clasificación de las celdas - Interconexión eléctrica de las celdas entre sí - Ensamble del conjunto. Colocación de las celdas soldadas entre capas de plástico encapsulante y láminas de vidrio y plástico. - Laminación del módulo. El conjunto se procesa en una máquina semiautomática a alto vacío que, por un proceso d calentamiento y presión mecánica, conforma el laminado. - Curado. El laminado es procesado en un horno de temperatura controlada en el cual se completa la polimerización de plástico encapsulante y se logra la perfecta adhesión de los distintos componentes. El conjunto, después del curado forma una sola pieza -Enmarcado. Se coloca primero un sellador elástico en todo el perímetro del laminado y luego los perfiles de aluminio que forman el marco. Se usan máquinas neumáticas para lograr la presión adecuada. Los marcos de poliuretano se colocan utilizando máquinas de inyección. - Colocación de terminales, borneras, diodos y cajas de conexiones - Prueba final

59 Ensayo de los módulos: Sobre los módulos debe medirse y observarse: - Características eléctricas operativas - Aislación eléctrica (a 3000 Volt de C.C.) - Aspectos físicos, defectos de terminación, etc. - Resistencia al impacto - Resistencia a la tracción de las conexiones - Resistencia a la niebla salina y a la humedad ambiente - Comportamiento a temperaturas elevadas por tiempos prolongados (100 grados centígrados durante 20 días) - Estabilidad al ciclado térmico (- 40 grados C a + 90 grados C) en ciclos sucesivos. a%20y%20fabricacion%20de%20dispositivosintroduccion.htm

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61 Semiconductores son aquellos que bajo determinadas condiciones son capaces de conducir el calor y la electricidad, ya que los electrones de la capa de valencia que conforman los enlaces atómicos covalentes en la estructura de la sustancia pueden pasar a la capa de conducción, debido a que la cantidad de energía que se requiere es pequeña comparada con los no conductores. En estos se verifica el efecto fotovoltaico con determinado rendimiento que los hace apropiados para la conversión de la luz solar en electricidad. Una celda solar está estructurada básicamente como un diodo semiconductor. El material más común y utilizado en la actualidad es el silicio cristalino cortado en láminas muy delgadas de sólo 0,3 a 0,4 mm de espesor que contienen impurezas del elemento boro (tipo p o aceptor de electrones), ya que al sustituir un átomo de silicio que tiene 4 electrones en la capa de valencia (la que forma los enlaces con los átomos vecinos en el enrejado cristalino) por uno de boro con 3 electrones, en la capa de valencia se crea una zona espacial con menor densidad de electrones y a las cuales se les introduce en un horno especial a altas temperaturas ( °C) impurezas de fósforo, (donor de electrones tipo n), ya que tiene 5 electrones en la capa de valencia y crea una zona espacial con mayor densidad de electrones en una profundidad de 0,001-0,002 mm de la cara anterior (la que se expone a la luz solar).

62 De esta forma se crea una unión pn que genera un intenso campo eléctrico permanente y que separa estas dos zonas con cargas eléctricas opuestas. Por diferentes métodos se colocan sobre ambas caras contactos metálicos para la entrega de corriente: Sobre la cara anterior se colocan los mismos en forma de rejilla que cubre como máximo 10 % de la superficie total de la celda solar para dejar pasar la mayor cantidad de radiación solar. Cuando llegan rayos solares a la zona próxima a la unión se rompen los enlaces electrónicos de la red atómica y se forman pares electrón-hueco que son separados por la acción del campo eléctrico interno. Los electrones se desplazan hacía la capa n y los huecos (zona espacial positiva deficitaria en electrones) hacia la capa p. Así se crea una " fototensión" opuesta y de mayor valor que el campo eléctrico interno. Sí se conecta el contacto metálico superior con el inferior a través de un conductor externo (celda en cortocircuito), los electrones van de la capa n a la p dejando la energía que le dio el fotón de la luz solar en la carga exterior y recombinándose con los huecos en el contacto metálico posterior según se ilustra en la figura:

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66 "crecimiento aislado de Bridgman". El crecimiento de cristales bien ordenados es importante, ya que son utilizados en una inconcebible variedad de aparatos aquí en la Tierra: microchips, cámaras de video, detectores de radiación, relojes digitales, semiconductores de alto poder, y tocadiscos, para nombrar solo unos pocos. Los cristales obtenidos mediante el crecimiento aislado de Bridgman, en particular, podría llevarnos a construir ventanas y subestratos para sensores infrarrojos, detectores de rayos cósmicos más precisos, y minúsculos lásers de estado sólido para la próxima generación de pantallas planas. Otras variantes difíciles de predecir, podrían crear nuevas categorías de productos electrónicos. "En general, cuando los técnicos hacen crecer cristales [para uso en la electrónica], desearían tener la calidad más alta posible -- la menor cantidad de impurezas, la menor cantidad de fracturas", dice Szofran. El crecimiento aislado de Bridgman es una de las maneras de conseguirlo.

67 1.luz (fotones) 2.contacto frontal 3.capa negativa 4.capa de desviación 5.capa positiva 6.contacto posterior

68 El silicio obtenido se denomina silicio en grado electrónico (EGS), y tiene impurezas en el orden de algunas partes por millón. Esta reacción se realiza en un reactor que contiene una varilla inicial de Si, en la que se deposita el Si EGS formando un cristal policristalino.

69 "Pre-mo'dulo", consistiendo en las células solares del pellizco de 4 x 10 centímetros 2 a-Si:H fabricadas en la película del polyimid de 50 µm, separadas y aisladas en un acercamiento post.- treatment con el laser- trazado. Área activa 7,7% efficieny (inicial).

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