Modelización y caracterización de células solares III-V multiunión y de módulos de concentración

Resumo

Este proyecto de tesis se centra en la modelización y caracterización de células solares del tipo III-V multiunión y de módulos de concentración. Para ello se usan diversas aproximaciones analíticas y numéricas que permitan estudiar los diferentes procesos que ocurren dentro del dispositivo y en el módulo, con el fin último de optimizar el diseño de los mismos. En la actualidad, para reducir el coste de los sistemas fotovoltaicos (FV) se utilizan sistemas que concentran la luz del Sol en un área de célula de menor tamaño. Esta disminución, proporcional a la concentración de luz producida por las lentes, permite utilizar células de última generación con eficiencias muy elevadas que de otra forma debido a su elevado precio no sería posible emplear, como es el caso de los módulos objeto de estudio en este proyecto de tesis. Los recientes desarrollos de células, confirmados con datos experimentales, indican que las que mejor se adaptan a las necesidades de los denominados sistemas de concentración solar son las células denominadas III-V, y en concreto las formadas por una triple unión. Cada una de las tres subcélulas que componen el dispositivo se caracteriza porque aprovecha una parte diferente del espectro solar con lo que se gana en eficiencia respecto a las células convencionales de silicio que se vienen utilizando en los últimos años. Estas células son las que presentan la mayor eficiencia. La elaboración de modelos matemáticos en los cuales se pueda evaluar la capacidad de generación de una célula solar o un módulo de concentración bajo distintas condiciones ambientales es de gran utilidad. El primer objetivo de este proyecto de tesis es el de elaborar un modelo de una célula solar III-V multiunión que sea capaz de predecir los datos experimentales característicos de la célula cuando dichas condiciones ambientales cambian. Entre otros parámetros fundamentales que se estudiarán están la Isc, Voc, FF, etc, para los cuales se analizará su dependencia con las condiciones ambientales y con el espectro incidente. Estos modelos servirán para optimizar los diseños de estas complejas células solares con el fin de reducir los elevados costes de desarrollo. El segundo objetivo, relacionado directamente con el primero, se centra en el estudio del funcionamiento bajo condiciones reales de operación de distintos módulos de concentración (CPV). Para ello diferentes módulos serán medidos a lo largo de un año, para ser posteriormente modelados y caracterizados.