[ca] Amb la finalitat d'optimitzar l'eficiència de conversió fotovoltaica, diverses arquitectures de cèl·lules solars basades en silici monocristal·lí (c-Si) han sorgit al llarg del temps. Les cèl·lules solars de contactes posteriors interdigitats IBC (Interdigitated Back-Contacted cell), en disposar els contactes a la part posterior, permeten una major absorció de llum, i milloren la integració de les cèl·lules al mòdul. Al llarg de la tesi s'estudiaran, mitjançant l'eina de simulació comercial de dispositius semiconductors 2D/3D Sentaurus Synopsis TCAD, diversos dissenys i tipologies de cèl·lules IBC de c-Si, alguna d'elles, fabricades finalment al laboratori del grup de Micro i Nanotecnologies MNT de la UPC. Després d'estudiar l'estat de l'art en aquest tipus d'estructures al capítol 1 de la tesi, es farà una introducció als models físics utilitzats a la simulació al capítol 2. A més, s'introduirà el concepte de cèl·lula unitària i cèl·lula mínima de simulació amb la finalitat de reduir el temps i els recursos de memòria de les simulacions. La repetició periòdica de la cèl·lula unitària als eixos X i Y reprodueix la cèl·lula solar total mitjançant escalat de corrent. Al capítol 3, s'estudien estructures IBC amb contactes puntuals posteriors amb cel·la unitària constant. Aquest tipus d'estructura de contactes s'adequa a la tecnologia làser de què disposa el grup MNT per a la fabricació de cèl·lules solars. En aquest cas, lasejant capes dielèctriques amb contingut d'alumini i de fòsfor s'aconsegueixen els contactes p+ i n+ respectivament. Les simulacions permetran determinar la distància òptima o pitch entre contactes, així com el potencial d'eficiència que es pot aconseguir mitjançant aquest concepte atenent a la velocitat de recombinació del contacte de base. Al capítol 4, s'analitzen alternatives de mes complexitat per mitigar l'efecte d'una mala passivació dels contactes de base, ja sigui utilitzant contactes puntuals o bé estructures basades en tècniques mes convencionals fent servir regions dopates en tires, per exemple. En aquest capítol es defineix un paràmetre geomètric important i nou com és el factor de cobertura d'emissor (FE). Aquest paràmetre sospesa el pes dels contactes/regions d'emissor a les prestacions del dispositiu, interessant que sigui elevat, per a mitigar l'efecte perniciós de tenir un contacte de base amb mala passivació. A mes, es discutiran diverses estratègies, ja sigui o bé mantenint la cel·la unitària constant o be augmentant-la tant a contactes puntuals com utilitzant regions dopates extenses (large emitter coverage strategy). Gracies als conceptes utilitzats en aquest capítol, el grup MNT ha pogut desenvolupar cèl·lules solars amb contactes puntuals làser en col·laboració amb el centre làser de la Universitat Politècnica de Madrid (UPM) amb rendiments superiors al 20 %. Al capítol 5, s'analitza l'efecte de la resistència sèrie del grid de metal·lització i dels contactes, com incloure'l a les simulacions. Al capítol 6, les simulacions permetran dimensionar i estudiar la millor geometria per aplicar-la a cèl·lules solars IBC amb nanotexturització black silicon (b-Si) a la superfície frontal. Gràcies a les simulacions, s'han dissenyat les màscares de fotolitografia per a la fabricació de cèl·lules solars IBC b-Si fruït d'una col·laboració amb la Universitat finlandesa d'Aalto, aconseguint-se rendiments per sobre del 22 %, que són els mes grans aconseguits fins la data combinant una estructura IBC amb b-Si frontal. També, fruït de les simulacions, s'han dissenyat les màscares de fotolitografia per fabricar un minimòdul black en col·laboració amb l'empresa finlandesa Valoe. Finalment, al capítol 7, s'explora el potencial que ofereixen les cèl·lules solars IBC per a aplicacions de baixa i mitjana concentració.

[en] In order to optimize photovoltaic conversion efficiency, various solar cell architectures based on monocrystalline silicon (c-Si) have emerged in the past. Solar cells with interdigitated back contacts IBC (Interdigitated Back-Contacted cell), by placing the contacts on the back, allow greater absorption of light, and improve the integration of the cells in the module. Throughout the thesis, various designs and types of c-Si IBC cells will be studied, some of them finally manufactured in the laboratory of the Micro and MNT Nanotechnologies of the UPC. After studying the state of the art in this type of structures in chapter 1 of the thesis, an introduction will be made to the physical models used in the simulation in chapter 2. In addition, the concept of unitary cell and minimum cell will introduced in order to reduce time and memory resources during simulations. Periodic repetition of the unit cell in the X and Y axes reproduces the total solar cell electrical behavior by current scaling. In chapter 3, IBC structures with back point contacts with constant unit cell are studied. This type of contact structure is suitable for the laser technology available to the MNT group for the manufacture of solar cells. In this case, by lasing dielectric layers containing aluminum and phosphorus, p+ and n+ contacts are achieved, respectively. The simulations will allow determining the optimal distance or pitch between contacts, as well as the efficiency potential that can be achieved through this concept, considering the recombination speed of the base contact. In chapter 4, alternatives of greater complexity are analyzed to mitigate the effect of poor passivation of the base contacts, either using point contacts or structures based on more conventional techniques based on doped regions in strips, for example. In this chapter, an important and novel geometric parameter is defined, such as the emitter coverage factor (FE). This parameter takes into account the weight of the emitter contacts/regions in the performance of the device, and it should be the higher as possible to mitigate the pernicious effect of having a base contact with poor passivation. In addition, various strategies will be discussed, either keeping the unit cell constant or increasing using either point contacts or using large doped regions (large emitter coverage strategy). Thanks to the concepts used in this chapter, the MNT group has been able to develop solar cells with laser point contacts in collaboration with the Laser Center of the Polytechnic University of Madrid (UPM) with efficiencies over 20 %. In chapter 5, the effect of the series resistance of the metallization grid and contacts is analyzed, as well as how to include it in the simulations. In chapter 6, simulations will allow dimensioning and studying the best geometry to apply to IBC solar cells with black silicon (b-Si) nanostructures on the front surface. Thanks to the simulations, photolithography masks have been designed for manufacturing of IBC b-Si solar cells, in collaboration with the Finnish University of Aalto, achieving efficiencies beyond 22 %, which are the highest achieved to date. by combining an IBC structure with front b-Si. Also, as a result of the simulations, photolithography masks have been designed for the manufacture of a black minimodule in collaboration with the Finnish company Valoe. Finally, in chapter 7, the potential offered by IBC solar cells for low and medium concentration applications is explored.