Las células solares de banda intermedia, basadas en puntos cuánticos, consiguen implementar dichos puntos mediante técnicas epitaxiales en el seno de una célula de AsGa. La finalidad es aprovechar los fotones de intensidad inferior al gap, que de otra forma no serían absorbidos, mejorando la eficiencia de la célula.
En la figura de la derecha, vemos como el InAs (Indio-Arseniuro) se encuentra alojado en el centro de la matriz de AsGa. Un fotón de intensidad inferior al GAP (ancho de la banda prohibida) puede generar un par electrón hueco, desde la BV a la BI, para que posteriormente otro fotón lo haga saltar de la BI a la BC. de esta manera se incrementa la corriente fotogeneradora.
Me gustaría reflexionar un poco sobre los seudoniveles de Fermi, que guardan relación con los gases de electrones libres que se mueven en sus respectivas bandas de energía (BV, BI y BC), y que acoplados radiativamente (generación de pares electrones huecos entre bandas mediante la absorción de fotones de luz de E> Eg, y recombinación, de carácter predominantemente radiativo (como sucede con el AsGa)). En la figura de la izquierda, mostramos la estructura de una célula de BI en equilibrio. El material insertado en mitad de la banda prohibida o zona donde inicialmente la densidad de carga es cero, sería lo que llamamos base (esto en la célula de AsGa se podría realizar con (InAs) mediante epitaxia, constituyendo lo que se llaman puntos cuánticos), y constituye la Banda Intermedia ó BI. Por encima de él esta la zona con dopaje "n", y debajo la zona "p". Los saltos energéticos a sobrepasar son : EG(entre BV y BC), EH(entre BV y BI) y EL (entre BI y BC). Cuando los fotones de luz inciden en la cara "n" de la célula, vemos en la parte derecha de la figura, que podemos encontrarnos fotones muy energéticos (tipo 3), capaces de generar pares electrón hueco (e-h) entre la BV y la BC, y menos energéticos (tipo 1 y 2), capaces de generar pares e-h entre BV y BI y entre BI y BC (estos electrones que saltarían de BI a BC, lo harían en un doble salto, que como sabemos es lo que se busca para aumentar la corriente fotogeneradora que se extraería por el terminal n de la célula (la corriente convencional es opuesta al movimiento real de los electrones).
En la figura de la derecha, EFV, EFI y EFC, representan los tres seudoniveles de Fermi correspondientes a los gases de los electrones de las distintas bandas acoplados radiativamente. La radiación luminiscente que origina los posibles pares de e-h citados, tendrán un potencial químico µbo-bf electroluminiscente resultante de la diferencia de energías entre las bandas inicial (bo) y final (bf) entre las que se ha generado el salto. Si dividimos dicho potencial, entre la carga del electrón "e", obtendremos la tensión V a la que se inyectaría la corriente.
Curiosamente, y este es el éxito de esta teoría, se puede ver que la tensión mayor, se produce entre la BV y la BC, pero se puede reproducir igualmente con el doble salto. Por eso se consigue el aumento de la corriente fotogeneradora, sin pérdida de tensión (es importante para ello que la BI quede aislada del exterior, o en conexión serie). Veamos por qué:
V = (µBV-µBC )/e = (EFC-EFV)/e = (EFC-EFV)+(EFC-EFV)
Datos obtenidos de A. Luque y A Martín (Desarrollo de células solares de banda intermedia. Resúmen extenso).
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