Modelado y fabricación de células fotovoltaicas de GaSb : Aplicación a sistemas termofotovoltaicos

摘要

Esta Tesis Doctoral se centra en el modelado y fabricación de células fotovoltaicas de Antimoniuro de Galio (GaSb), para su uso en sistemas de conversión fotovoltaica de radiación térmica en energía eléctrica (sistemas termofotovoltaicos), constituyendo una investigación pionera en España. Inicialmente se aborda el modelado, simulación y optimización de los dispositivos, que están basados en una unión p/n con un perfil de dopaje de Zn gradual en el emisor. Se incluye análisis comparativo de los parámetros físicos de GaSb necesarios para alimentar los modelos descritos, tras lo que se determina la configuración óptima de las células (dopajes, espesores, perfiles de difusión, diseño de la malla de metalización, etc.). Posteriormente se describe la rutina de fabricación completa de las células, analizando detalladamente los procesos más novedosos, como la propia difusión de Zn en GaSb, la oxidación anódica del semiconductor (necesaria para decapar el emisor difundido) o los contactos eléctricos. Se presentan las tandas de dispositivos y la caracterización de las células fabricadas, realizando una comparación de los resultados experimentales obtenidos y las predicciones teóricas de los modelos desarrollados, con la que se validan estos últimos. Finalmente, se describen los prototipos de sistemas termofotovoltaicos diseñados y fabricados, la mayor parte de ellos para su aplicación en el autoabastecimiento eléctrico de electrodomésticos a gas.