Fabricar células solares fotovoltaicas en casa con un horno de microondas
El creador Dr. Semiconductor demuestra la fabricación de células de silicio funcionales con productos químicos comunes y calentamiento por microondas de baja potencia.
Por Letizia Giugliano
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La fabricación de semiconductores suele requerir salas blancas especializadas, pero el creador Dr. Semiconductor ha demostrado un método práctico de sobremesa para fabricar células solares de silicio funcionales en casa. El proceso utiliza productos químicos disponibles en el mercado y un horno de microondas estándar para realizar la difusión de fósforo sobre obleas de silicio desnudo, logrando una eficiencia de conversión inicial de aproximadamente el 5 %.
Recubrimiento químico sobre silicio desnudo
El flujo de fabricación se basa en un enfoque de bricolaje para la innovación en semiconductores, convirtiendo obleas de silicio desnudo en dispositivos fotovoltaicos funcionales sin equipos de fundición comerciales. Según informa Hackaday, el procedimiento comienza con una oblea de silicio tipo p desnuda y sin modificar, cortada en forma cuadrada. Para crear la capa tipo n necesaria, se prepara una mezcla activa de dopante de fósforo hirviendo 1 mL de tetraetilortosilicato (TEOS), 0,3 mL de ácido fosfórico al 85 % en peso, 5 mL de etanol y 0,25 mL de agua destilada a fuego lento durante 30 minutos.
Una vez hervida la mezcla química, se aplica por centrifugación sobre el sustrato de silicio. El creador utilizó un ventilador de refrigeración de ordenador reutilizado como plataforma giratoria para extender la solución de manera uniforme sobre la superficie de la oblea antes del tratamiento térmico, demostrando una técnica práctica de sobremesa según se detalla en Hackaday.
Dopaje térmico con un horno de microondas
Para introducir el dopante de fósforo en la matriz de silicio, la oblea recubierta se coloca dentro de un horno de microondas dedicado. Según Hackaday, el horno se calienta en un microondas convencional durante media hora.
La gestión térmica durante esta fase de calentamiento es crítica porque los hornos de microondas alcanzan temperaturas extremas rápidamente. El experimento en vídeo demostró que era necesario hacer funcionar el aparato a menos del 50 % de potencia para evitar fundir la oblea de silicio, al tiempo que se aportaba suficiente calor para dopar el material y establecer la unión semiconductora, según se explica en la cobertura de Hackaday.
Aplicación de contactos y eficiencia medida
Tras el paso de difusión térmica, se forma una fina capa aislante de vidrio sobre la superficie del componente. Para acceder a las capas activas subyacentes, este vidrio se elimina mediante lijado o ataque químico para exponer áreas de contacto limpias, según Hackaday.
A continuación, los contactos eléctricos se depositan manualmente: se aplica un contacto de galio-indio a la cara trasera de silicio tipo p, mientras que se coloca una porción de indio elemental sobre la cara de silicio dopada con fósforo. La célula prototipo terminada producida en el proyecto generó una eficiencia de aproximadamente el 5 %. La fuente señala que futuras iteraciones podrían mejorar el rendimiento en este experimento de energía renovable operando en una sala blanca, añadiendo un recubrimiento antirreflejante y optimizando la resistencia de contacto.
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