Profesor: Dr. Arturo Morales Acevedo 

OBJETIVOS:

El objetivo fundamental del curso es que el estudiante comprenda claramente y que sepa explicar cualitativa y cuantitativamente el fenómeno fotovoltaico en diversas estructuras sobre materiales cristalinos, policristalinos y amorfos. Además sabrá diseñar y caracterizar celdas solares, así como interpretar sus características más importantes, tales como: curvas I-V bajo iluminación y bajo obscuridad, y de fotorespuesta espectral. También tendrá la capacidad de utilizar computadoras digitales para calcular o interpretar en forma cuantitativa los fenómenos que ocurren, y para determinar parámetros importantes en celdas solares tales como corriente de corto circuito, voltaje de circuito abierto, factor de llenado, corriente de saturación en obscuridad y factor de idealidad. 

Tema 1 Introducción

1.1 Breve revisión del efecto fotovoltaico. Una explicación cualitativa 
1.2 Discusión general sobre los temas a tratar en el curso 
1.3 La computadora y su uso para cálculo de parámetros en las celdas solares. Ejemplo: Determinación de la máxima corriente en una celda solar de silicio  

Tema 2 Repaso Sobre las Ecuaciones de Transporte en Semiconductores Fuera de Equilibrio

2.1 Ecuaciones de continuidad en semiconductores uniformes 
2.2 Recombinación volumétrica y recombinación superficial 
2.3 Experimento de Haynes-Shockley 
2.4 Solución de las ecuaciones de transporte en casos simples 

Tema 3 La Radiación Solar

3.1 Origen de la radiación solar 
3.2 La constante solar en la superficie terrestre 
3.3 La radiación directa y la radiación difusa en la superficie terrestre 
3.4 Cálculo simple de la radiación sobre una superficie inclinada a lo largo de un año 

Tema 4 Fundamentos de Física de Celdas Solares

4.1 Absorción de la radiación luminosa en semiconductores directos e indirectos 
4.2 Solución de las ecuaciones de transporte en celdas solares de unión n-p 
4.3 Cálculo de eficiencia cuántica, corriente de iluminación y de la corriente de saturación 
4.4 Cálculo de la eficiencia en una celda solar ideal 
4.5 Efectos de las resistencias internas (serie y paralelo) en el factor de llenado 
4.6 Efectos de degradación en función de la temperatura  

Tema 5 Diseño de las Celdas Solares Convencionales

5.1 Diseño de la estructura (resistividades, espesores, campo eléctrico posterior) de las celdas solares convencionales de unión n-p 
5.2 Diseño del enrejado de colección de corriente en una celda solar 
5.3 Diseño de capas antireflejantes en celdas solares 
5.4 Diseño de celdas solares para operar bajo concentración 

Tema 6 Tecnología Actual para la Fabricación de Celdas Solares y Módulos Fotovoltaicos

6.1 Obtención del silicio cristalino 
6.2 Obtención de la unión n-p por difusión de impurezas 
6.3 Fabricación de campo eléctrico posterior 
6.4 Fabricación de enrejado y contactos óhmicos por serigrafía 
6.5 Fabricación de las capas antirreflejantes 
6.6 Fabricación de los módulos fotovoltaicos 

Tema 7 Celdas Solares en Materiales Policristalinos y Amorfos

7.1 El efecto de la recombinación en las fronteras de grano 
7.2 Celdas solares de hetero-unión en materiales policristalinos de película delgada 
7.3 Los materiales amorfos y sus propiedades 
7.4 Celdas solares PIN en silicio amorfo 

Tema 8 Introducción a Los Sistemas Fotovoltaicos

8.1 Definición de sistemas fotovoltaicos autónomos 
8.2 Concepto de horas pico de radiación 
8.3 Diseño de pequeños sistemas fotovoltaicos 
8.4 Utilización de computadoras en el diseño de sistemas fotovoltaicos autónomos 

BIBLIOGRAFIA

  • M.A. Green, Solar Cells: Operating Principles, Technology and system Applications, Prentice Hall, Englewood Cliffs, NJ. (1982)
  • H.J. Hovel, Solar Cells, Voll. 11 of Semiconductors and Semimetals Series, Academic Press, N.Y. (1975)
  • J.P. Mckelvey, Solid State and Semiconductor Physics, Harper and Row, N.Y. (1966)
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