Simulación numérica de celdas solares de Ge

Abstract

Actualmente las celdas solares de Ge han cobrado relevancia debido a que pueden ser utilizadas tanto en homojunturas como en multijunturas, siendo ejemplo de la primera situación el caso de los dispositivos para aplicaciones TPV (Thermophotovoltaics), y del segundo caso las celdas InGaP-GaAs-Ge para aplicaciones espaciales o terrestres. Para este trabajo se simularon homojunturas con estructura InGaP-Ge n-p, con características similares a la celda bottom de una celda de triple juntura. Los resultados fueron comparados con dispositivos de idéntica estructura y para usos con concentración elaborados en el Instituto de Energía Solar de la Universidad Politécnica de Madrid. Dado que el emisor de una homojuntura de Ge puede ser elaborado por dos métodos, difusión o crecimiento epitaxial, se realizó la comparación de los parámetros eléctricos obtenidos mediante la simulación numérica de una homojuntura n-p con emisor con perfil gaussiano y con juntura abrupta. Los parámetros eléctricos obtenidos no muestran diferencias si se toma, en el caso abrupto una concentración media de portadores en el emisor y resultan acordes a los medidos experimentalmente. Se estudió también la eficiencia cuántica externa y la influencia de la capa de InGaP en el dispositivo.Nowadays, Ge solar cells has become important because they can be used both in homojunction as in multijunction devices. An example of the first situation is the case of devices for TPV (Thermophotovoltaics) applications and an example of the second are triple junction InGaP-GaAs-Ge cells for space or terrestrial applications. For this work, numerical simulation of single junction n-p InGaP-Ge solar cells with a similar structure to the bottom cell of a triple junction solar cell was studied. The results were compared with devices developed at the Instituto de Energia Solar of the Universidad Politecnica de Madrid for terrestrial concentrator systems. Given that the emitter of the Ge homojunction can be prepared by two methods, diffusion or epitaxial growth, the comparison of the electrical parameters of each case was performed. The results show no differences when both cases are considered using a gaussian or an abrupt change in the concentration of the emitter doping. Subsequently, the external quantum efficiency and the role of the InGaP buffer on the device were studied.