Investigación aplicada en energía solar

Centro Atómico Constituyentes


Las actividades de I+D están dedicadas al desarrollo de dispositivos fotovoltaicos, tanto para uso terrestre como espacial. Se trabaja en la optimización mediante simulación numérica, fabricación, caracterización y ensayo de materiales y dispositivos basados en Silicio (Si) cristalino, compuestos III-V de la tabla periódica y perovskitas.

Los proyectos específicos abarcan aplicaciones fotovoltaicas terrestres incluyendo fotodetectores, y aplicaciones espaciales para las que se realizan estudios de daño por radiación simulando condiciones similares al ambiente espacial.

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Actividades que se realizan

Celdas de silicio monocristalino y sensores
  • Crecimientos de monocristales en horno Czochralski
  • Desarrollo de los procesos de fabricación de celdas solares de silicio monocristalino, desarrollo de equipamiento para la fabricación de celdas e implementación de técnicas para medición y caracterización de las mismas.
  • Puesta a punto de procesos en un horno de difusión apto para realización de difusiones y oxidaciones a alta temperatura.
  • Actividades relacionadas con la caracterización y optimización de dispositivos de Si para distintos usos.
  • Optimización numérica y experimental de capas antirreflectantes en celdas solares y fabricación de dispositivos de Si.
Crecimientos y dispositivos III-V
  • Las celdas solares basadas en materiales III-V, debido a su alta eficiencia de alrededor de un 30%, se utilizan casi con exclusividad para la generación de potencia eléctrica en satélites. En los últimos años, debido a su potencialidad, se introdujo también en aplicaciones terrestres con concentración resultando en eficiencias de conversión superiores al 45% a nivel laboratorio.
  • Mediante el código D-AMPS-1D (New Developments – Analysis of Microelectronic and Photonic Devices – One Dimensional) se realizó una simulación numérica para obtener un conocimiento más claro sobre las características físicas y funcionamiento de los dispositivos.
  • Eso derivó en la implementación de técnicas de caracterización específicas de estos dispositivos como:
    • Curvas I-V.
    • Respuesta espectral.
    • DLTS (Deep Level Transient Spectroscopy).
    • Medición de trasmitancia/reflectancia.
    • Vida media de portadores minoritarios y electroluminiscencia.
  • Técnicas de fabricación de celdas solares basadas en semiconductores III-V a partir de crecimientos epitaxiales comerciales y de grupos colaboradores.
  • Montaje de un equipo de MOCVD para desarrollar la tecnología para la obtención de crecimientos epitaxiales propios. El objetivo del proyecto es establecer los primeros pasos para la introducción de la tecnología de celdas solares III-V y multijunturas en el país.
Celdas solares basadas en perovskitas híbridas
  • Estudio de la fabricación y caracterización de dispositivos fotovoltaicos de tercera generación basados en la combinación de compuestos orgánicos e inorgánicos, a fin de aprovechar la alta versatilidad y flexibilidad de los materiales orgánicos, con la robustez y capacidad de diseño tridimensional de los materiales mesoporosos.
  • Desarrollo de los materiales fotoactivos que componen las celdas. Se estudian, en particular, matrices inorgánicas policristalinas y nanoporosas de TiO2 preparadas mediante la técnica de sol-gel. Estas actúan como matriz huésped de elementos orgánicos que se impregnan dentro de los poros para formar la celda solar.
  • Las celdas solares híbridas (CSH) permiten el aprovechamiento de las ventajas ofrecidas por cada material.
    • Los semiconductores inorgánicos otorgan robustez y estabilidad al mismo tiempo que ofrecen novedosas estructuras tridimensionales.
    • Los materiales orgánicos consisten en una opción de bajo costo para el mejor aprovechamiento de la luz solar en una amplia extensión espectral.
Caracterización de dispositivos para uso en entornos con radiación

Este proyecto tiene como objeto calificar materiales y dispositivos, principalmente, semiconductores para trabajar en ambientes hostiles debido, fundamentalmente, a la radiación.

Simulaciones numéricas de homojunturas y multijunturas de GaAs, InGaP y Ge

Equipamiento

  • Horno de difusión
  • Línea EDRA del acelerador Tandar, que permite irradiar muestras con iones pesados (hidrógeno hasta Uranio) a distintas energías entre 8 y 300 MeV, dependiendo del ion.
  • Equipamiento para caracterizaciones electrónicas de dispositivos, medidor de impedancias, generadores de tensión y corriente, electrómetros, etc.
  • Equipo para caracterizar defectos en la banda prohibida utilizando la técnica denominada en inglés, Deep Level Transient Spectroscopy.
  • Dos cicladores térmicos entre aproximadamente -200 ºC y 200 ºC.