Silicio cristalino

El silicio cristalino (c-Si) es la forma cristalina del silicio, ya sea silicio policristalino (multi-Si) que consiste en pequeños cristales, o silicio monocristalino (mono-Si), un cristal continuo. El silicio cristalino es el material semiconductor dominante utilizado en la tecnología fotovoltaica para la producción de células solares. Estas células se ensamblan en paneles solares como parte de un sistema fotovoltaico para generar energía solar a partir de la luz solar.

Las células solares de silicio cristalino están hechas de multi-Si (izquierda) o mono-Si (derecha)

En electrónica, el silicio cristalino es típicamente la forma monocristalina de silicio, y se utiliza para producir microchips. Este silicio contiene niveles de impurezas mucho más bajos que los requeridos para las células solares. La producción de silicio de grado semiconductor implica una purificación química para producir polisilicio hiperpuro seguido de un proceso de recristalización para desarrollar silicio monocristalino. Las bolas cilíndricas se cortan en obleas para su posterior procesamiento.

Las células solares hechas de silicio cristalino a menudo se llaman células solares convencionales, tradicionales o de primera generación, ya que se desarrollaron en la década de 1950 y siguieron siendo el tipo más común hasta la actualidad. [1][2] Debido a que se producen a partir de obleas solares de 160-190 μm de grosor -cantidades de granel de silicio de grado solar- a veces se llaman células solares basadas en obleas.

Las células solares hechas de c-Si son células de unión única y generalmente son más eficientes que sus tecnologías rivales, que son las células solares de película delgada de segunda generación, las más importantes son CdTe, CIGS y silicio amorfo (a-Si). El silicio amorfo es una variante alotrópica de silicio, y amorfo significa "sin forma" para describir su forma no cristalina. [3] : 29 

Visión de conjunto
Participación global en el mercado en términos de producción anual por tecnología PV desde 1980

Clasificación

Las formas alotrópicas de silicio van desde una única estructura cristalina a una estructura amorfa completamente desordenada con varias variedades intermedias. Además, cada una de estas formas diferentes puede tener varios nombres e incluso más abreviaturas, y a menudo causa confusión a los no expertos, especialmente porque algunos materiales y su aplicación como tecnología fotovoltaica tienen poca importancia, mientras que otros materiales son de una importancia excepcional.

Industria fotovoltaica

La industria fotovoltaica, sin embargo, los agrupa en dos categorías distintas:

  • Silicio cristalino (c-Si), utilizado en células solares tradicionales, convencionales, basadas en obleas:
    • Silicio multicristalino (multi-Si)
    • Cinta de silicio (cinta-Si), actualmente no tiene mercado [3]: 17,18
  • No clasificado como silicio cristalino, utilizado en tecnologías de película delgada y otras células solares:
    • Otros materiales que no sean de silicio, como CdTe, CIGS
    • Fotovoltaica emergente
    • Células solares de unión múltiple (MJ) comúnmente utilizadas para paneles solares en naves espaciales para energía solar basada en el espacio. También se utilizan en concentradores fotovoltaicos (CPV, HCPV), una tecnología emergente que es más adecuada para ubicaciones que reciben mucha luz solar.

Generaciones

Alternativamente, diferentes tipos de células solares y/o sus materiales semiconductores se pueden clasificar por generaciones:

  • Las células solares de primera generación están hechas de silicio cristalino, también llamadas convencionales, células solares basadas en obleas e incluyen materiales semiconductores monocristalinos (mono-Si) y policristalinos (multi-Si).
  • Los paneles o células solares de segunda generación se basan en tecnología de película delgada y tienen una importancia comercial significativa. Estos incluyen CdTe, CIGS y silicio amorfo.
  • Las células solares de tercera generación a menudo se etiquetan como tecnologías emergentes con poca o ninguna importancia en el mercado e incluyen una amplia gama de sustancias, principalmente orgánicas, que a menudo usan compuestos organometálicos.

Podría decirse que las células fotovoltaicas de unión múltiple se pueden clasificar en ninguna de estas generaciones. Un semiconductor típico de triple unión está hecho de InGaP / (In) GaAs/Ge.[4][5]

Referencias
  1. «Bell Labs Demonstrates the First Practical Silicon Solar Cell». aps.org.
  2. D. M. Chapin-C. S. Fuller-G. L. Pearson. «Journal of Applied Physics—A New Silicon p–n Junction Photocell for Converting Solar Radiation into Electrical Power». aip.org.
  4. «High-efficiency multi-junction solar cells». Archivado desde el original el 21 de marzo de 2012. Consultado el 2 de septiembre de 2018.
  5. «Multi-Junction Solar Cells». stanford.edu.
Este artículo ha sido escrito por Wikipedia. El texto está disponible bajo la licencia Creative Commons - Atribución - CompartirIgual. Pueden aplicarse cláusulas adicionales a los archivos multimedia.