Actualidad y expectativas de la tecnología fotovoltaica

Abstract

El presente Trabajo de Fin de Grado estudia la tecnología fotovoltaica en dos partes: una teórica, centrada en las células solares de unión simple y en las recientes tecnologías de multiunión y tándem; y otra práctica, la cual consiste en la caracterización experimental de una célula de silicio convencional. En la parte teórica se analizan los fundamentos físicos del efecto fotovoltaico y las limitaciones de eficiencia en las células de unión simple. Una solución tecnológica para superar dichas limitaciones se trata de las células multiunión, entre las que destacan especialmente las tándem Perovskita-Silicio. Estas últimas representan una alternativa prometedora por su alta eficiencia y su compatibilidad con procesos de fabricación existentes, con eficiencias certificadas superiores al 29 % y un potencial teórico por encima del 40 %. En la parte práctica, se realiza la caracterización eléctrica de una célula solar de silicio comercial mediante mediciones en oscuridad e iluminación. A partir de estas se obtienen parámetros clave como la corriente de saturación, el factor de idealidad, las resistencias serie y paralela, así como la eficiencia, el factor de llenado y la potencia máxima generada.

This Final Degree Project studies photovoltaic technology in two parts: a theoretical one, focused on single-junction solar cells and recent multi-junction and tandem technologies; and a practical one, consisting of the experimental characterization of a conventional silicon cell. The theoretical part analyzes the physical foundations of the photovoltaic effect and the efficiency limitations in single-junction cells. A technological solution to overcome these limitations is represented by multi-junction cells, among which perovskite-silicon tandem structures stand out. The latter represent a promising alternative due to their high efficiency and compatibility with existing manufacturing processes, with certified efficiencies above 29 % and a theoretical potential exceeding 40 %. In the practical part, the electrical characterization of a commercial silicon solar cell is carried out through dark and illuminated measurements. From these, key parameters are obtained, such as the saturation current, ideality factor, series and shunt resistances, as well as efficiency, fill factor, and maximum generated power.