Los investigadores de Fraunhofer ISE utilizaron una nueva técnica de metalización frontal para producir una célula solar de arseniuro de galio III-V. Para la metalización del frente de la máscara y la placa, utilizaron un nuevo esquema de impresión de dos pasos que, según se informa, permite la realización de aberturas de máscara extremadamente estrechas.

Científicos del Fraunhofer ISE de Alemania han fabricado una célula solar de arseniuro de galio (GaAs) III-V mediante un nuevo proceso de metalización frontal que se afirma que es escalable, de bajo coste y eficiente.

El elevado coste de producción de células solares basadas en compuestos de materiales elementales III-V, denominados según los grupos de la tabla periódica a los que pertenecen, ha confinado estos dispositivos a aplicaciones de nicho, como drones y satélites, donde el bajo peso y la alta La eficiencia energética son preocupaciones más apremiantes que el coste de la energía producida.

"Por primera vez se demuestra la aplicación exitosa de la metalización de máscaras y placas en dichos dispositivos", afirmaron los investigadores. "Teniendo en cuenta el coste y el potencial de escala, la máscara y la placa tienen el potencial de transformar el procesamiento de cualquier dispositivo fotovoltaico basado en III-V".

Para la metalización frontal de máscaras y placas, el grupo utilizó epitaxia metalorgánica en fase de vapor (MOVPE), que es una técnica de deposición química de vapor utilizada para producir películas delgadas monocristalinas o policristalinas, y también implementó un nuevo esquema de impresión de dos pasos que, según se informa, permite la realización de aberturas de máscara extremadamente estrechas.

"Usando aberturas tan estrechas de la máscara, se realizaron dedos de contacto chapados", dijeron los académicos, señalando que el área metalizada de la celda de muestra no excedía las partes confinadas por la máscara. "Demuestra que se pueden obtener dedos con un ancho de sombreado de (10,5 ± 0,8) µm mediante el procesamiento de máscara y placa".

También ajustaron el espaciado de caída en las aberturas de la máscara de los dedos, donde se encuentran con las barras colectoras, para evitar pérdidas de resistencia. "Esto garantiza una gran homogeneidad en el ancho de los dedos finales y, por tanto, favorece el flujo de corriente generada por la luz fuera de la célula", explicaron.

Luego formaron los dedos de contacto mediante galvanoplastia de níquel en las aberturas de la máscara y dijeron que los dedos chapados destacaban por su gran homogeneidad y nitidez en los bordes de los dedos. “El hecho de que los bordes de los dedos no presenten estructuras sangrantes subraya la alta calidad de esta metalización”, subrayaron.

La célula solar campeona construida con la arquitectura propuesta logró una eficiencia de conversión de energía del 31,6%. "Esto demuestra claramente el gran potencial de este método de metalización para células solares III-V//Si", concluyeron los científicos.

Su enfoque se presentó en el artículo “Máscara y placa: una metalización frontal escalable con potencial de bajo costo para células solares en tándem basadas en III-V que permiten una eficiencia de conversión del 31,6 %,”, publicado en informes científicos.