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Un grupo de la UVa inicia un proyecto nacional para calificar las obleas de silicio con las que se fabrican células fotovoltaicas

El Grupo de Materiales Semiconductores y Nanoestructuras para la Optoeléctrónica (GdS-Optronlab) ha desarrollado dos técnicas que permiten analizar estas obleas en la propia línea de producción

El Grupo de la UVa ha obtenido recientemente la calificación de Unidad de Investigación Consolidada por parte de la Junta de Castilla y León

El Grupo de Materiales Semiconductores y Nanoestructuras para la Optoeléctrónica (GdS-Optronlab) de la Universidad de Valladolid (UVa) ha iniciado un proyecto del Plan Nacional de I+D+i del Ministerio de Economía y Competitividad cuyo objetivo es implementar en línea sendas técnicas desarrolladas por el propio grupo que permiten calificar obleas de silicio, el material de base para la fabricación de células fotovoltaicas.


El fin último es clasificar las obleas de silicio en función del rendimiento que tendrán las células fotovoltaicas fabricadas a partir de ellas. Para la realización de dicho proyecto, el grupo de la UVa colabora con la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), un centro tecnológico ubicado en el País Vasco, y el Instituto de energía solar de la Universidad Politécnica de Madrid.

[22/12/2015] diciembre 2015
Gabinete de Comunicación UVa
Valladolid
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Como recuerda Juan Jiménez, coordinador del GdS-Optronlab, la iniciativa surge de una colaboración anterior a través de un proyecto de la convocatoria INNPACTO, en el cual se patentó un horno y un método para la producción de lingotes de silicio multicristalino. Se trata de una cámara que reúne las dos tecnologías empleadas industrialmente en la solidificación direccional: Directional Solidification System (DSS) y Heat Exchange Method (HEM). El usuario puede escoger entre utilizarlas de manera independiente o simultáneamente.


De esta forma, se puede mejorar la calidad de las obleas obtenidas a partir de material policristalino, de modo que, mediante el uso combinado de las tecnologías DSS y HEM, se busca optimizar el control sobre el gradiente de temperaturas durante la etapa de cristalización y aumentar la calidad del producto final.


A través del nuevo proyecto del Plan Nacional, los investigadores seguirán avanzando en esta línea. Emplearán el prototipo patentado y posteriormente implantarán una serie de técnicas para estudiar las obleas que se obtienen de los lingotes de silicio producidos. “Dentro del GdS-Optronlab hemos desarrollado dos técnicas para analizar, una de corriente eléctrica inducida por un haz de luz (LEBIC, por sus siglas en ingés) y la otra de imagen de electroluminiscencia (EL) y fotoluminiscencia (PL). Ambas ofrecen información útil sobre la eficiencia de las obleas de silicio y las medidas son relativamente rápidas, por lo que en principio se pueden implementar en línea, lo que permitiría calificar las obleas en una primera etapa de fabricación”, detalla.


Además del análisis de materiales para aplicaciones fotovoltaicas, GdS-Optronlab trabaja en otras líneas de investigación. Una de ellas es el estudio de semiconductores a escala micro y nanométrica, para lo cual emplean técnicas microscópicas acopladas con equipos espectroscópicos, algunas de ellas diseñadas por el propio grupo. En esta línea, actualmente cuentan con un proyecto en el que estudian la interacción de la luz con nanohilos semiconductores, que son estructuras unidimensionales con un diámetro aproximado de 40 nanómetros, unos estudios con interesantes aplicaciones en el ámbito de las células fotovoltaicas o los detectores de luz.


Junto con los estudios experimentales, el grupo desarrolla modelos matemáticos que permiten predecir el comportamiento de materiales y dispositivos. En este sentido, el equipo de la UVa participa en otro proyecto industrial centrado en el análisis de la fiabilidad de diodos láser de alta potencia, aparatos empleados en los sistemas de telecomunicaciones para la transmisión de datos a través de fibra óptica, como en los tendidos de cables submarinos.


Unidad de Investigación Consolidada
El Grupo, cuyas instalaciones se ubican en el Edificio de I+D+i del Parque Científico de la Universidad de Valladolid (PCUVa), ha obtenido recientemente la calificación de Unidad de Investigación Consolidada, un distintivo creado por la Junta de Castilla y León que reconoce a aquellos grupos científicos que cuentan con un mayor nivel de calidad y de producción científica en la comunidad. El equipo está formado actualmente por siete miembros, además de Juan Jiménez, por Óscar Martínez, Miguel Ángel González, Jorge Souto, Alfredo Torres, Carmelo Prieto y José Luis Pura.


Su origen se encuentra en el inicio de la carrera docente e investigadora de su coordinador, en torno al año 1980, centrada en el estudio de materiales semiconductores. En aquel momento se estudiaban estructuras macroscópicas utilizando medidas ópticas o eléctricas que no tenían ninguna resolución espacial. En la actualidad la física de semiconductores ha evolucionado y reducido su escala hasta los nanómetros, y paralelamente GdS-Optronlab ha ido adquiriendo nuevos equipos y desarrollando sus propias técnicas de microscopía no convencional para seguir realizando avances en esta línea.

Tres de los investigadores del Grupo de Materiales Semiconductores y Nanoestructuras para la Optoeléctrónica (GdS-Optronlab)
[Tres de los investigadores del Grupo de Materiales Semiconductores y Nanoestructuras para la Optoeléctrónica (GdS-Optronlab)]
Derecha: Imagen fotoluminiscencia de células solares de silicio multicristalino Izquierda: Histograma de contraste y rendimiento de la célula

Derecha: Imagen fotoluminiscencia de células solares de silicio multicristalino Izquierda: Histograma de contraste y rendimiento de la célula

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