REVISTA DE I+D TECNOLOGICO// (VOL. 14, NUM. 2)
Volumen: 14, Numero: 2, Páginas: [12]p.
Solar energy is considered the primary source of renewable energy on earth; and among them, solar irradiance has both, the energy potential and the duration sufficient to match mankind future energy needs. Nowadays, despite the significant potential of sunlight for supplying energy, solar power provides only a very small fraction (of about 0.5 percent) of the global energy demand. In order to increase the worldwide installed PV capacity, solar photovoltaic systems must become more efficient, reliable, cost-competitive and responsive to the current demands of the market. In this context, PV industry in view of the forthcoming adoption of more complex architectures requires the improvement of photovoltaic cells in terms of reducing the related loss mechanism, focusing on the optimization of the process design, as well as, reducing manufacturing complexity and cost. Hence a careful choice of materials, a suitable architecture and geometric distribution, passivation techniques and the adoption of a suitable numerical modeling simulation strategy are mandatory. This work is part of a research activity on some advanced technological solutions aimed at enhancing the conversion efficiency of silicon solar cells. In particular, a detailed study on the main concepts related to the physical mechanisms such as generation and recombination process, movement, the collection of charge carriers, and the simple analytical 1D p-n junction model required to properly understand the behavior of solar cell structures. Additionally, the theoretical efficiency limits and the main loss mechanisms that affect the performance of silicon solar cells are explained.
La energía solar es considerada la principal fuente de energía renovable en la tierra y tiene tanto el potencial energético como la duración suficiente para satisfacer las necesidades energéticas futuras de la humanidad. Hoy en día, a pesar del importante potencial de la luz solar para el suministro de energía, proporciona solo una fracción muy pequeña (de aproximadamente el 0,5 por ciento) de la demanda mundial de energía. Para aumentar la capacidad fotovoltaica instalada en todo el mundo, los sistemas fotovoltaicos solares deben ser más eficientes, confiables, competitivos en costos y sensibles a las demandas actuales del mercado. En este contexto, la industria fotovoltaica requiere la mejora de las celdas fotovoltaicas centrándose en la optimización del diseño del proceso, así como en la reducción de la complejidad y el costo de fabricación. Por lo tanto, una elección cuidadosa de materiales, una arquitectura adecuada y una distribución geométrica, técnicas de pasivación y la adopción de una estrategia de simulación de modelado numérico adecuada son imprescindibles. Este trabajo es parte de una actividad de investigación detallada sobre los conceptos principales relacionados con los mecanismos físicos, como el proceso de generación y recombinación, el movimiento, la colección de portadores de carga y el modelo analítico simple de uniones p-n 1D requerido para comprender adecuadamente el comportamiento de las estructuras de las celdas solares. Además, se explican los límites de eficiencia teóricos y los principales mecanismos de pérdida que afectan el rendimiento de las celdas solares de silicio.