Nuevas aplicaciones para las tecnologías fotovoltaica y optoelectrónica

El silicio nanocristalino es una forma de silicio poroso que presenta una alta movilidad de los electrones y buena estabilidad. Este novedoso material se emplea principalmente para la producción con silicio de células solares de película fina.

El proyecto «Películas de silicio nanocristalino para aplicaciones fotovoltaicas y optoelectrónicas» (Nanophoto) trabajó en el desarrollo de películas de silicio nanocristalino (nc-Si) para aplicaciones fotovoltaicas y optoelectrónicas. Para contribuir a esta labor, este proyecto financiado por la Unión Europea también se puso como meta desarrollar herramientas informáticas que ayudasen a diseñar un nuevo proceso de crecimiento del nc-Si, con la variante de un reactor de deposición de vapores químicos mejorado por plasma de baja energía (LEPECVD).

Las actividades de modelado incluyeron la dinámica molecular (DM) y cálculos realizados desde cero; se emplearon herramientas informáticas para evaluar la microestructura y las tensiones. Para empezar, los investigadores trataron de determinar cuáles eran los mejores enfoques para describir las características físicas complejas y multiescalares de las películas de silicio nanocristalino obtenidas por el reactor LEPECVD. Primero se aplicaron modelos a situaciones ideales para comprender mejor las características físicas fundamentales. Seguidamente, se aplicaron a situaciones reales, obteniéndose hallazgos significativos.

Este estudio ha arrojado multitud de resultados positivos. Un ejemplo es el modelado de la evolución estructural del silicio nanocristalino y de la relación o proporción entre silicio nanocristalino (nc-Si) y silicio amorfo (a-Si) al contabilizar los efectos de tensiones y determinar la movilidad atómica de la interfaz bajo condiciones de presión o temperatura arbitrarias. Estudios posteriores han demostrado que en los sistemas de silicio puro no hay confinamiento de la función onda-electrón.

Al emplear un algoritmo DAC-TB, los miembros del equipo del reactor LEPECVD fueron capaces de describir por completo las propiedades electrónicas del silicio nanocristalino durante la cristalización a temperaturas limitadas. Esto permitió realizar una comparación (la primera de este tipo) entre las propiedades estructurales y optoelectrónicas de los modelos nanocristalinos a gran escala. El estudio también arrojó resultados experimentales positivos en lo que concierne a los prototipos.

Fuente: Cordis

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