Diseño óptico y eléctrico de celdas solares basadas en CuInxGa1−xSe2 (CIGS)

Con la actual demanda energética se ha incrementado el uso de combustibles fósiles, los cuales han llevado a niveles elevados de contaminación en el medio ambiente. Es por esto que se ha visto la necesidad de implementar otro tipo de energías no convencionales (energías renovables) que contribuyan a un desarrollo sostenible y ambiental más limpio. La energía fotovoltaica se encuentra entre este tipo de energías renovables que puedan suplir las necesidades energéticas que se requieren a diario. Es por esto que se crearon varias generaciones de celdas solares con el fin de suplir esta demanda energética. En el mercado actual son utilizadas celdas de silicio y son consideradas como una nueva fuente para el consumo energético, sin embargo, existe una brecha entre el posicionamiento de estas celdas en el mercado para encontrar un óptimo entre la relación eficiencia-costo. Por esta razón se han investigado otro tipo de materiales que posiblemente puedan superar esta relación eficiencia-costo de las celdas fabricadas con silicio, como lo serían las celdas en película delgada basadas en CIGS. Con el fin de demostrar la posible implementación de celdas solares basadas en CIGS, se realizó un diseño de este tipo de celdas mediante un modelo óptico y eléctrico unificado que permitiera su rápida evaluación. De allí, fue aplicado a una celda de heterounión CdS/CIGS, debido a que estas celdas son bastante prometedoras para su producción como fuente energética y posible reemplazo a las celdas solares basadas en silicio. Se realizaron simulaciones a partir del modelo unificado y se obtuvieron importantes variables como: eficiencia (η), factor de llenado (F F), corriente en corto circuito (Jsc) y voltaje en circuito abierto (Voc); encontrando un óptimo de eficiencia en este tipo de celdas solares. Finalmente, se concluye con un diseño de celdas solares tándem basadas en CIGS, obteniendo un límite de eficiencia del 33.1 % (Texto tomado de la fuente)With the current energy demand, the use of fossil fuels has increased taking enviromental pollution to high levels. Therefore, the implementation of non-conventional sources of energy which can replace fossil fuels is needed that contribute to a more sustainable and cleaner environmental development. Photovoltaic energy is among this kind of renewable energies that can supply the energy needs that are required daily. This is the reason why several generations of solar cells were created with the final purpose of providing this energy demand. Silicon cells are used in the current market and it is expected this new type of cells will be a new source for energetic consumption, nevertheless, there is a gap between the efficiency-cost relations for these specific cells to find an optimum place in the market. Because of this, research has been made with alternative materials that could possibly overcome the efficiency-cost relation, like thin film cells based on CIGS. In order to demonstrate the possible implementation of solar cells based on CIGS, a design of this cells was made through an optical and electric unified model that allowed their evaluation. After, it was applied on a CdS/CIGS heterojunction cell, due these cells are quite promising for their manufacturing as an energetic source and potential replacement to solar cells based on silicon. Simulations were made using the unified model and as a result, some variables were obtained: efficiency (η), fill factor (F F), short circuit current (Jsc) and open circuit voltage (Voc); finding an optimal efficiency in this type of solar cells. Finally, this concludes with a design of tandem solar cells based on CIGS, obtaining a limit efficiency of 33, 1 %Maestrí