ES2371720T3 - Dispositivo fotovoltaico. - Google Patents

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Abstract

Un dispositivo fotovoltaico que comprende al menos una capa activa y una placa de cubierta transparente que contiene, en al menos uno de sus lados o caras, un conjunto geométricamente ordenado de estructuras geométricas ópticas de relieve y que está en contacto óptico con la superficie de recepción de luz de al menos una capa activa del dispositivo fotovoltaico, de tal manera que las estructuras ópticas de relieve comprenden una base y una única cúspide, que están conectadas o unidas por al menos tres superficies de polígono de n lados, siendo n igual o mayor que 4, de tal modo que la cúspide se define como la parte superior de una estructura geométrica óptica de relieve individual y constituye un único punto, el más distante, de una estructura geométrica óptica de relieve individual, en contraste con la base, y la cúspide es el punto para el que la distancia a la base es la más grande, medida en una línea recta perpendicular a la base, y caracterizado por que la base de la estructura óptica de relieve comprende una forma poligonal de m lados y la estructura óptica contiene un total de al menos m + 1 superficies.

Description

Dispositivo fotovoltaico.
La invenci6n se refiere a un dispositivo fotovoltaico que comprende al menos una capa activa y una placa de cubierta que contiene, en al menos uno de sus lados o caras, un conjunto geometricamente ordenado de estructuras 6pticas y que esta en contacto 6ptico con la superficie de recepci6n de luz de la(s) capa(s) activas con el fin de reducir las perdidas por reflexi6n de dicha superficie. Dicha placa o lamina puede tambien ser utilizada en combinaci6n con moleculas luminiscentes, las cuales se encuentran en contacto con dicha placa, al objeto de mejorar la respuesta espectral del dispositivo fotovoltaico.
Los dispositivos fotovoltaicos se utilizan, por lo comun, para convertir la energia luminosa en energia electrica. Estos dispositivos contienen una capa activa que consiste en un material absorbente de la luz que genera portadores de carga al exponerse a la luz. Una capa activa que es comun en la actualidad en los dispositivos fotovoltaicos es el silicio. Sin embargo, pueden encontrase una variedad de materiales como, por ejemplo, el arseniuro de galio (GaAs), el telururo de cadmio (CdTe) o el diseleniuro de cobre, indio y galio (CIGS -"copper indium gallium diselenide"). Las cargas, que se generan en la capa activa, son separadas hacia contactos conductores que transmitiran electricidad. Debido a la naturaleza delgada y quebradiza de la capa activa, esta se protege habitualmente de las influencias externas mediante una capa de cubierta transparente, por ejemplo, hecha de vidrio. Se conoce en la tecnica que tanto la capa activa como la placa de cubierta reflejan una parte de la luz incidente en el dispositivo fotovoltaico. Especialmente el elevado indice de refracci6n de la capa activa provoca grandes perdidas por reflexi6n que pueden -en el caso del silicio- ser de hasta el 22% de la luz incidente. Puesto que la luz reflejada no puede ser convertida en energia electrica, estas perdidas por reflexi6n provocan una gran reducci6n de la eficiencia de un dispositivo fotovoltaico.
Otro efecto que reduce la eficiencia de un dispositivo fotovoltaico es la baja eficiencia cuantica de la capa activa para longitudes de onda usualmente cortas, como, por ejemplo, la luz ultravioleta (UV) o azul. Esta baja respuesta es causada por el salto de banda del material. El salto de banda hace referencia a la diferencia de energias entre la parte superior de la banda de valencia y la parte inferior de la banda de conducci6n, de manera que los electrones son capaces de saltar de una banda a otra. Debido al salto de banda, la capa activa tiene una longitud de onda 6ptima en torno a la cual la energia luminosa es convertida de la manera mas eficiente en energia electrica. La luz con una longitud de onda que es mas alta o mas baja que la longitud de onda 6ptima, es convertida de un modo menos eficiente en energia electrica. Un segundo efecto que puede reducir la respuesta espectral de un dispositivo fotovoltaico en el intervalo de longitudes de onda cortas es la absorci6n de luz por la placa de cubierta. Aunque la placa de cubierta es, por lo comun, transparente a la luz visible, absorbe a menudo en el intervalo UV. Como resultado de ello, esta luz no puede llegar a la capa activa del dispositivo fotovoltaico y no puede ser convertida en energia electrica.
A fin de reducir estas perdidas por reflexi6n, puede aplicarse un revestimiento antirreflectante en la parte superior del material absorbente de luz o la denominada capa activa. Un revestimiento antirreflectante consiste en una unica capa de cuarto de onda de un material transparente con un indice de refracci6n que esta comprendido entre el indice de refracci6n de la capa activa y el de la placa de cubierta. Si bien esta proporciona, te6ricamente, una reflectancia nula en la longitud de onda central y una reflectancia reducida para las longitudes de onda comprendidas en una amplia banda en torno al centro, los costes de procesamiento y de material de estas capas son relativamente elevados. Tambien, las tecnicas de procesamiento o tratamiento para crear los revestimientos (por ejemplo, la deposici6n de vapor quimica) son exhaustivas y consumen tiempo. Ademas de ello, el revestimiento antirreflectante unicamente trabaja sobre la superficie en la que se aplica. No es posible, por lo tanto, reducir ni la reflexi6n de la capa activa ni la de la placa de cubierta mediante el uso de un unico revestimiento antirreflectante en una de estas superficies.
Otro metodo para reducir estas perdidas por reflexi6n es dotar de una cierta estructura la superficie de la capa activa. Esto puede realizarse tanto confiriendo una cierta estructura directamente al propio material, como confiriendo una cierta estructura superficial al sustrato sobre el que se deposita dicho material. Al dotar de una cierta estructura a la capa activa, con estructuras, por lo comun, de piramide o con forma de V, se obtiene una reducci6n de las perdidas por reflexi6n en la capa activa por reflexiones multiples en la superficie, lo que ofrece a la luz una mayor oportunidad para entrar en el panel. Este efecto reduce las perdidas por reflexi6n en la superficie de la capa activa y se hace referencia, por tanto, a menudo a el como efecto antirreflectante. En segundo lugar, las estructuras pueden, en algunos casos, atrapar parcialmente la luz que no es absorbida por la capa activa y es reflejada por la superficie del sustrato. Como resultado de ello, la probabilidad de absorci6n de la luz por la capa activa se ve aumentada. Si bien la dotaci6n de una cierta estructura de la capa activa puede mejorar significativamente la eficiencia de una celula fotovoltaica, los metodos de producci6n son muy complicados y extremadamente caros. A menudo procedimientos como el ataque quimico superficial en mojado, el ataque mecanico superficial o el ataque superficial con iones reactivos, se utilizan para realizar el efecto deseado. Tambien la dotaci6n de una cierta estructura de la capa activa no reduce las perdidas por reflexi6n de la placa de cubierta.
Se conoce en la tecnica que el mismo concepto que se describe en el parrafo previo puede ser utilizado para
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mejorar la transmisi6n de la luz de una placa de vidrio, esto es, la placa de cubierta. En ella, estructuras con forma de V (G. A. Landis, 21a Conferencia de especialistas fotovoltaicos del IEEE [Instituto de Ingenieria Electrica y Electr6nica -"Institute of Electrical and Electronics Engineering"], 1304-1307 (1990)) o piramidales segun se divulga en el documento WO 03/046617, se aplican a una placa de vidrio con el fin de reducir las perdidas por reflexi6n de dicha placa y, por tanto, aumentar su transmisi6n. Las estructuras pueden ser aplicadas a la placa de vidrio mediante, por ejemplo, colada o presi6n. Sin embargo, a la hora de utilizar la placa como una placa de cubierta de un dispositivo fotovoltaico, la eficiencia maxima de dicho dispositivo puede aumentarse tan solo en un 6%, lo que representa una reducci6n de aproximadamente el 30% de las perdidas por reflexi6n, de acuerdo con un estudio sobre un modelo (U. Blieske et al., 3a Conferencia mundial sobre conversi6n fotovoltaica de energia, 188-191 (2003)). En la practica, los resultados son incluso menores y tan solo puede obtenerse el 3%. Si bien las estructuras reducen algunas de las perdidas por reflexi6n de la capa activa, esta reduce, predominantemente, las perdidas por reflexi6n de la placa de cubierta. En consecuencia, la reducci6n total de las perdidas por reflexi6n, y el incremento en la eficiencia del dispositivo fotovoltaico, son bajos. El documento US 4.576.850 divulga una superficie de microestructuras para celulas solares.
Es, por tanto, un prop6sito de la presente invenci6n mejorar la eficiencia de un dispositivo fotovoltaico y proporcionar un dispositivo fotovoltaico en el que las perdidas por reflexi6n, especialmente las perdidas por reflexi6n de la capa activa, son adicionalmente reducidas.
Este prop6sito se consigue mediante un dispositivo fotovoltaico segun se expone en la reivindicaci6n 1.
Si bien la placa de cubierta transparente puede contener tan solo una unica estructura geometrica 6ptica de relieve individual, se prefiere que la placa de cubierta transparente contenga un conjunto geometricamente ordenado de estructuras geometricas 6pticas de relieve. Debe entenderse un conjunto geometricamente ordenado como una colecci6n o grupo de elementos, en este caso, estructuras 6pticas de relieve individuales, situadas adyacentes entre si o dispuestas en filas y columnas sobre un unico sustrato. Preferiblemente, el conjunto geometricamente ordenado contiene al menos 4 estructuras geometricas 6pticas de relieve.
Sorprendentemente, puede demostrarse que la placa de cubierta que comprende las estructuras 6pticas de relieve reduce las perdidas por reflexi6n de la superficie de recepci6n de la luz de la capa activa de un dispositivo fotovoltaico, a condici6n de que dicha placa de cubierta se coloque en contacto 6ptico con el lado o cara de recepci6n de la luz de dicha capa activa. Si este requisito no es satisfecho, la transmisi6n a traves de dicha placa a dicha capa activa se ve reducida, de manera que es igual o inferior en comparaci6n con una superficie desprovista de cierta estructura.
Estos requisitos dados para una estructura 6ptica de relieve de acuerdo con la presente invenci6n no son satisfechas en el caso de estructuras con forma de V o de cualquier forma piramidal. En la Figura 3 se proporciona un ejemplo de estructura geometrica 6ptica de relieve individual de acuerdo con la invenci6n. Este ejemplo de ningun modo significa una limitaci6n de la invenci6n. En el, la estructura geometrica 6ptica de relieve claramente contiene 3 superficies cuadradas que conectan directamente la base hexagonal a una unica cima o cuspide, y la estructura contiene 9 superficies en total. Esta estructura es diferente de cualquier estructura con forma de V o de cualquier piramide conocida en la tecnica anterior. Una estructura con forma de V repetitiva contiene, por definici6n, unicamente superficies paralelas. Una estructura de piramide contiene, por definici6n, n triangulos que conectan la base n-poligonal, o poligonal de n lados, a la cuspide. La estructura representada en la Figura 3 no cumple ninguno de estos requisitos.
La estructura geometrica 6ptica de relieve de acuerdo con la invenci6n tiene dos funciones principales:
1.
La luz que entra en la estructura a traves de la base poligonal de n lados, es al menos parcialmente reflejada hacia su direcci6n de origen por las superficies de dicha estructura.
2.
La luz que entra en la estructura a traves de las superficies de dicha estructura es al menos parcialmente transmitida.
En una realizaci6n preferida de la invenci6n, una estructura geometrica 6ptica unica o individual debera converger en todas las superficies de que se compone la estructura. Preferiblemente, el angulo comprendido entre la base y cualquiera de las superficies debera ser de 90° o menos.
En otra realizaci6n preferida de la invenci6n, la placa de cubierta transparente contiene un conjunto geometricamente ordenado de estructuras geometricas 6pticas de relieve, con las estructuras adyacentes en contacto a tope unas con otras. Las estructuras pueden ser colocadas de tal manera que la orientaci6n de todas las estructuras sea la misma, alterna o aleatoria unas con respecto a otras.
Se conoce que las perdidas por reflexi6n para una superficie plana dependen del angulo de incidencia ϕ. En el caso de una superficie plana, las perdidas por reflexi6n son pequefas cuando la fuente luminosa, es decir, el sol, es perpendicular (ϕ = 0°) a la superficie. Las perdidas por reflexi6n aumentan hasta un maximo cuando el angulo de incidencia ϕ es 90°, es decir, cuando la fuente luminosa es paralela a la superficie del dispositivo fotovoltaico. Se
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observa un efecto similar, aunque la tendencia es diferente, para el conjunto geometricamente ordenado de estructuras de piramide conocido en la tecnica anterior. En ambos casos, las perdidas por reflexi6n son, sin embargo, al menos en gran medida, independientes del angulo θ. El angulo θ, al que puede hacerse referencia tambien como el angulo direccional, es el angulo que determina la posici6n al norte, este, sur u oeste de la fuente luminosa, esto es, el sol, con respecto al dispositivo. Sorprendentemente, para un conjunto geometricamente ordenado de estructuras geometricas 6pticas de relieve de acuerdo con la invenci6n, la reducci6n de las perdidas por reflexi6n depende significativamente del angulo θ. Debido a esta dependencia, la orientaci6n del conjunto geometricamente ordenado de estructuras geometricas 6pticas de relieve con respecto a la trayectoria del sol tiene una influencia significativa en el rendimiento del dispositivo fotovoltaico. En una realizaci6n preferida del dispositivo fotovoltaico de acuerdo con la invenci6n, el conjunto geometricamente ordenado se coloca, por lo tanto, de tal forma que el rendimiento 6ptimo para θ se consigue a la maxima intensidad luminosa.
Cuando se describe la base poligonal de n lados de la estructura 6ptica por un circulo en el cual los bordes de la base poligonal se encuentran sobre la linea de la circunferencia del circulo, el diametro D del circulo es, preferiblemente, menor que 30 mm, mas preferiblemente, menor que 10 mm y, de la forma mas preferida, menor que 3 mm.
La altura de las estructuras depende del diametro D de la base y esta comprendida, preferiblemente, entre 0,1*D y 2*D.
En una realizaci6n preferida del dispositivo fotovoltaico de acuerdo con la invenci6n, las superficies del conjunto geometricamente ordenado de estructuras 6pticas de relieve estan cubiertas por un revestimiento. El revestimiento puede ser un revestimiento contra el empafamiento, contra el ensuciamiento, contra las ralladuras o similar.
En una realizaci6n mas preferida del dispositivo fotovoltaico de acuerdo con la invenci6n, el revestimiento tiene un indice de refracci6n diferente del de las estructuras de relieve 6pticas y la forma del revestimiento es complementaria a la del conjunto geometricamente ordenado de estructuras geometricas 6pticas de relieve, y el dispositivo fotovoltaico con el revestimiento tiene incluso estructuras que no son de relieve. Por ejemplo, es posible crear las estructuras 6pticas de relieve de un material de elevado indice de refracci6n y revestirlas con un material de bajo indice de refracci6n, de tal manera que no exista estructura de relieve tras el revestimiento. En otras palabras, las estructuras 6pticas de libraci6n altamente refractivas son "llenadas" con un material de bajo indice de refracci6n.
La placa de cubierta que comprende las estructuras 6pticas de relieve puede hacerse de cualquier material transparente. Un material transparente ha de entenderse como un material que tiene una absorci6n lineal de menos de 0,2 mm-1 dentro del intervalo del intervalo de 400 nm a 1.200 nm. Preferiblemente, las estructuras 6pticas de relieve estan hechas de un material polimerico. Ejemplos de materiales polimericos son el policarbonato, el polimetilmetacrilato, el polipropileno, el polietileno, la poliamida, la poliacrilamida o cualesquiera combinaciones de los mismos. El polimero es, preferiblemente, estabilizado por medio de absorbedores de UV y/o estabilizadores de la luz amino-impedidos.
En otra realizaci6n preferida, las estructuras 6pticas de relieve estan hechas de vidrio, por ejemplo, de vidrio de silicato o vidrio de cuarzo.
El espesor de la placa es, preferiblemente, menor que 30 mm, mas preferiblemente, menor que 10 mm y, de la forma mas preferida, menor que 3 mm.
La placa de cubierta que comprende las estructuras 6pticas de relieve de acuerdo con la invenci6n puede obtenerse por procedimientos conocidos en la tecnica, por ejemplo, el moldeo por inyecci6n, calandrado termico, formaci6n de estructuras por laser, metodos fotolitograficos, prensado de polvo, colada, rectificado o prensado en caliente.
Para superar el efecto de la baja respuesta espectral, especialmente de las longitudes de onda inferiores, de la capa activa de un dispositivo fotovoltaico, pueden aplicarse pigmentos luminiscentes en o sobre la capa activa. Dichos pigmentos luminiscentes mejoran la respuesta espectral del dispositivo al convertir las longitudes de onda que no son utilizadas eficientemente por dicha capa en longitudes de onda que se utilizan de forma mas eficiente. Las moleculas luminiscentes del pigmento absorben longitudes de onda cortas y reemiten la luz en una longitud de onda mas larga.
En consecuencia, la presente invenci6n tambien se refiere a un dispositivo fotovoltaico segun se ha descrito inicialmente, en el cual esta presente un pigmento luminiscente en la placa de cubierta transparente que contiene el conjunto geometricamente ordenado de estructuras 6pticas de relieve.
Parte de la luz emitida por las moleculas luminiscentes del pigmento luminiscente puede, sin embargo, no ser utilizada por la capa activa de los dispositivos fotovoltaicos de la tecnica anterior debido a que es dirigida en alejamiento de la capa activa, o porque es reflejada por dicha capa como consecuencia de su elevado indice de refracci6n. Como resultado de ello, los pigmentos luminiscentes pueden, en la practica, aumentar la eficiencia de los dispositivos fotovoltaicos de la tecnica anterior en tan solo el 2% aproximadamente (H. J. Hovel et al., "Solar energy
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materials", 2, 19-29 (1979).
Cuando se combina un dispositivo fotovoltaico de acuerdo con la presente invenci6n con pigmentos luminiscentes conocidos en la tecnica, se produce, de forma sorprendente, un efecto sinergico en el que la respuesta espectral de un dispositivo fotovoltaico se ve mejorada mas alla de lo que seria esperable por la simple adici6n de moleculas luminiscentes del pigmento luminiscente.
Debe apreciarse, sin embargo, que, cuando se afaden moleculas luminiscentes a la placa de cubierta transparente, dicha placa puede hacerse no transparente en al menos una parte del intervalo de longitudes de onda comprendido entre 400 nm y 1.200 nm.
Cuando se afaden moleculas luminiscentes a la placa de cubierta transparente que comprende las estructuras 6pticas de relieve de acuerdo con la invenci6n, la respuesta espectral del dispositivo fotovoltaico se mejora en comparaci6n con una superficie desprovista de estructuras (vease la Figura 2). La placa de cubierta transparente que comprende las estructuras 6pticas aumenta la absorci6n de la luz emitida por las moleculas luminiscentes en la superficie de recepci6n de luz de la capa activa del dispositivo fotovoltaico, al reducir las perdidas por reflexi6n de la luz luminiscente y redirigir la luz luminiscente emitida en direcci6n de alejamiento de la capa activa, en direcci6n contraria, hacia la capa activa. Las moleculas luminiscentes se encuentran, preferiblemente, distribuidas en el interior de la placa, pero pueden tambien estar presentes en una capa independiente existente entre la placa de cubierta transparente que contiene el conjunto geometricamente ordenado de estructuras 6pticas de relieve, y la superficie de recepci6n de luz de la capa activa del dispositivo fotovoltaico. Es necesario el contacto 6ptico entre la placa de cubierta transparente que comprende las estructuras 6pticas de relieve y/o la capa que contiene las moleculas luminiscentes, y la superficie de recepci6n de luz de la capa activa de un dispositivo fotovoltaico.
Asimismo, el conjunto geometricamente ordenado de estructuras 6pticas de acuerdo con la invenci6n puede reducir la concentraci6n requerida de pigmento luminiscente y el espesor de la capa. La cantidad de luz que es convertida en otra longitud de onda por un pigmento luminiscente esta relacionada con la cantidad de luz absorbida por dicho pigmento, la cual esta, a su vez, relacionada con el espesor de la capa y con la concentraci6n de pigmento de acuerdo con la ley de Lamber-Beer:
Absorbencia = ε *[C] * I (1)
ε = coeficiente de extinci6n molar en [L mol-1 cm-1]
[C] = concentraci6n de pigmento en [mol L-1]
I = espesor de capa en [cm].
A fin de cerciorarse de que se absorba la mayor parte de la luz incidente y, por tanto, se utilicen 6ptimamente las moleculas luminiscentes, ε, I o [C] tienen que ser grandes. Puesto que ε es una propiedad intrinseca del pigmento y no se puede modificar, y [C] es limitado como consecuencia de que los pigmentos luminiscentes tienen una solubilidad limitada en materiales de matriz tales como los polimeros, es, por tanto, necesario tener una capa gruesa (I). Debido a la gruesa capa requerida y a los elevados costes de los pigmentos luminiscentes en si, esto es relativamente caro.
El efecto sinergico de las moleculas luminiscentes en combinaci6n con el conjunto geometricamente ordenado de estructuras 6pticas de acuerdo con la invenci6n, no esta, por tanto, limitado a un incremento de la salida obtenida. El conjunto geometricamente ordenado de estructuras 6pticas aumenta la longitud del camino de la luz incidente a traves de la capa que contiene el pigmento luminiscente. Como resultado de ello, es posible utilizar una concentraci6n mas baja de moleculas luminiscentes y capas mas delgadas sin una reducci6n de la eficiencia.
Las moleculas luminiscentes que pueden utilizarse pueden ser, por ejemplo, fluorescentes o fosforescentes, y dichas moleculas pueden ser tanto luminiscentes de conversi6n en sentido descendente como luminiscentes de conversi6n en sentido ascendente. Las moleculas preferidas son fluorescentes y pueden ser, por ejemplo, cualquiera de entre perelina, cumarina, rodamina, naftalimida, benzoxanteno, acridina, auramina, benzantrona, cianina, estilbeno, rubreno, leciferina o derivados de los mismos.
El pigmento luminiscente que contiene las moleculas luminiscentes es, por tanto, preferiblemente un pigmento organico. El pigmento luminiscente puede, sin embargo, ser tambien un pigmento inorganico. Preferiblemente, el pigmento luminiscente actua como absorbedor UV para estabilizar el polimero que constituye la placa de cubierta transparente.
El pigmento luminiscente puede comprender una mezcla de diversos pigmentos luminiscentes. La concentraci6n del pigmento luminiscente se encuentra, preferiblemente, entre 0,001 y 50 gramos de pigmento por m2 de superficie de la placa de cubierta y por mm de espesor de la placa de cubierta.
Puede observarse que se refleja una cantidad significativa de luz en todos los angulos. Se concluye, por consiguiente, que la eficiencia de un dispositivo fotovoltaico consistente en una capa de silicio y que esta en
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contacto 6ptico con una placa de cubierta de vidrio, se ve significativamente reducida por las perdidas por reflexi6n en esta capa.
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Se llev6 a cabo un estudio de trazas de rayos en el que se estudiaron las perdidas por reflexi6n de un dispositivo fotovoltaico compuesto por un vidrio de cubierta que esta dotado de una estructura consistente en un conjunto geometricamente ordenado de estructuras de piramide conocidas en la tecnica, y que esta en contacto 6ptico con una capa de silicio.
El dispositivo fotovoltaico simulado consistia en una delgada capa que presentaba propiedades 6pticas del silicio (n = 4,295 a λ = 500 nm, coeficiente de absorci6n 889 /mm). Esta capa esta en contacto directo con una capa de 3,5 mm de espesor que tiene las propiedades 6pticas del vidrio (n = 1,5 a λ = 500 nm, coeficiente de absorci6n 0 /mm) y cuya superficie opuesta a la capa delgada con propiedades 6pticas del silicio, se dot6 de una textura con un conjunto geometricamente ordenado de estructuras de 20 x 20 estructuras de piramide. Las estructuras de piramide presentaban una base cuadrada de 3 x 3 mm y un angulo medio o bisector de 45°.
La luz del sol fue simulada con la misma instalaci6n que se describe en el Ejemplo comparativo 1.
Cuando se comparan estos resultados con los resultados del Ejemplo comparativo 1, puede observarse que la dotaci6n del vidrio de cubierta con una estructura consistente en un conjunto geometricamente ordenado de estructuras de piramide reduce las perdidas por reflexi6n del dispositivo fotovoltaico.
A fin de aclarar, pero sin limitarlo, el alcance de la invenci6n, se proporcionan en lo que sigue algunos ejemplos:
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Se llev6 a cabo un estudio de trazas de rayos en el que se simularon las perdidas por reflexi6n de un dispositivo fotovoltaico que consistia en un vidrio de cubierta desprovisto de estructuras, en contacto 6ptico con una capa de silicio. La instalaci6n experimental se ilustra en la Figura 6.
El dispositivo fotovoltaico simulado consistia en una capa delgada que presenta propiedades 6pticas del silicio (n = 4,295 a λ = 500 nm, coeficiente de absorci6n 889 /mm). Esta capa se encuentra en contacto directo con una capa de 3,5 mm de espesor que tiene las propiedades 6pticas del vidrio (n = 1,5 a λ = 500 nm, coeficiente de absorci6n 0 /mm).
La luz del sol se simul6 colocando una fuente de luz colimada por encima del dispositivo fotovoltaico simulado. La fuente de luz emitia un total de 1.000 rayos con una intensidad total de 1.000 W y una longitud de onda de 500 nm.
Las perdidas por reflexi6n se determinan comparando la intensidad de la luz incidente y la cantidad de luz absorbida por la delgada capa con las propiedades 6pticas del silicio. La cantidad de luz reflejada se calcula por la diferencia entre la luz incidente y la absorbida. En la tabla que se da a continuaci6n, las perdidas por reflexi6n, promediadas sobre el angulo θ, se dan en funci6n del angulo de incidencia (ϕ). Cuando ϕ es 0, la fuente de luz es perpendicular al dispositivo fotovoltaico simulado. Las perdidas por reflexi6n en angulos pequefos son particularmente importantes puesto que, en la practica, esto corresponde a situaciones que implican una elevada intensidad y/o luz solar directa. Los angulos grandes son menos importantes y corresponden a situaciones de baja intensidad y/o luz solar difusa, y contribuyen menos a la eficiencia del dispositivo fotovoltaico. Cae dentro del ambito de la presente invenci6n al menos una capa activa de un dispositivo fotovoltaico, caracterizado por que las estructuras 6pticas de relieve comprenden una base y una unica cima o cuspide, las cuales estan conectadas o unidas por al menos tres superficies de un poligono de n lados, donde n es mayor o igual que 4. A la vista de la presente invenci6n, tambien cae dentro del ambito de la presente invenci6n una placa que contiene, en al menos uno de sus lados o caras, un conjunto geometricamente ordenado de estructuras geometricas 6pticas de relieve de acuerdo con la presente invenci6n, siempre y cuando se haya fabricado para el prop6sito de utilizarla en combinaci6n con un dispositivo fotovoltaico.
El hecho de que se consiga o no el contacto 6ptico depende del indice de refracci6n (n) del medio o medios que unen la placa transparente que comprende el conjunto geometricamente ordenado de estructuras 6pticas de relieve y el dispositivo fotovoltaico. Si no existe ningun medio entre dichos componentes, el contacto 6ptico se consigue por definici6n. En todos los demas casos, el contacto 6ptico se consigue cuando el indice de refracci6n del medio o de los medios situados entre los componentes es, en promedio, al menos 1,2. Mas favorablemente, el indice de refracci6n del medio o medios es, en promedio, al menos 1,3 y, de la forma mas favorable, el indice de refracci6n del medio es al menos 1,4. Para determinar el indice de refracci6n de un medio, debera utilizarse un refract6metro de Abbe.
Por ejemplo, en el caso de que la placa de cubierta transparente que comprende el conjunto geometricamente ordenado de estructuras 6pticas este hecha de polimetilmetacrilato con n = 1,5, la capa activa del dispositivo fotovoltaico este hecha de silicio de n = 3,8, y el medio comprendido entre estos dos componentes sea aire de n = 1,
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no se consigue ningun contacto 6ptico.
En el caso de que la placa de cubierta transparente que comprende el conjunto geometricamente ordenado de estructuras 6pticas este hecha de polimetilmetacrilato con n = 1,5, la capa activa del dispositivo fotovoltaico este hecha de silicio de n = 3,8, y el medio sea un adhesivo con un indice de refracci6n n = 1,5, se consigue el contacto 6ptico.
El hecho de que se consiga o no el contacto 6ptico no depende de la distancia entre la placa de cubierta transparente y/o la capa que comprende las moleculas luminiscentes, y la superficie de recepci6n de luz de un dispositivo fotovoltaico.
Un dispositivo fotovoltaico de acuerdo con la invenci6n puede reducir las perdidas por reflexi6n de la capa activa del dispositivo fotovoltaico en un 30% o incluso en mas del 60%, en comparaci6n con una superficie desprovista de estructuras.
La invenci6n se refiere a un dispositivo fotovoltaico que comprende al menos una capa activa y una placa de cubierta transparente que contiene, en al menos uno de sus lados o caras, un conjunto geometricamente ordenado de estructuras geometricas 6pticas de relieve y que esta en contacto 6ptico con la superficie de recepci6n de luz.
Ejemplm�
Se llev6 a cabo un estudio de trazas de rayos en el que se simularon las perdidas por reflexi6n de un dispositivo fotovoltaico de acuerdo con la invenci6n.
El dispositivo fotovoltaico simulado consistia en una delgada capa que presenta las propiedades 6pticas del silicio (n = 4,295 a λ = 500 nm, coeficiente de absorci6n 889 /mm). Esta capa esta en contacto directo con una capa de 3,5 mm de espesor que tiene las propiedades 6pticas del vidrio (n = 1,5 a λ = 500 nm, coeficiente de absorci6n 0 /mm) y cuya superficie situada opuestamente a la capa delgada con las propiedades 6pticas del silicio, se dot6 de una textura consistente en un conjunto geometricamente ordenado de 20 x 20 estructuras 6pticas de relieve, de tal manera que las estructuras 6pticas de relieve individuales presentaban una forma segun se muestra en la Figura 2.
La luz solar se simul6 mediante la misma instalaci6n que se ha descrito en el Ejemplo comparativo 1.
Cuando se comparan estos resultados con los resultados de los Ejemplos comparativos 1 y 2, puede observarse que, con angulos pequefos de entre 0° y 15°, las perdidas por reflexi6n se reducen hasta el 19,6% en comparaci6n con una placa de cubierta de vidrio desprovista de estructuras, y hasta el 7,2% en comparaci6n con una placa de cubierta dotada de una estructura consistente en una conjunto geometricamente ordenado de piramides conocidas en la tecnica anterior. Tambien con angulos grandes de entre 50° y 90°, las perdidas por reflexi6n se ven reducidas en comparaci6n con una placa de cubierta de vidrio desprovista de estructuras y una dotada de una estructura de piramides.
Se concluye que la eficiencia de un dispositivo fotovoltaico consistente en una capa de silicio y que esta en contacto 6ptico con una placa de cubierta de vidrio que tiene una estructura de acuerdo con la invenci6n, se ve significativamente aumentada en comparaci6n con una placa de cubierta de vidrio desprovista de estructuras y una placa de cubierta con estructuras de piramides, conocidas en la tecnica. La reducci6n de las perdidas por reflexi6n y, consecuentemente, el incremento de la eficiencia del dispositivo fotovoltaico, es particularmente grande entre 0° y 15° y entre 50° y 90°.
Los resultados de los Ejemplos comparativos 1 y 2 y los resultados del Ejemplo 1 se proporcionan en la siguiente tabla:
Tabla 1: Perdidas por reflexi6n de un dispositivo fotovoltaico con una placa de cubierta desprovista de estructuras (Ejemplo comparativo 1), perdidas por reflexi6n de un dispositivo fotovoltaico con una superficie con textura de piramides (Ejemplo comparativo 2), y perdidas por reflexi6n de un dispositivo fotovoltaico con una estructura superficial de acuerdo con la invenci6n (Ejemplo 1).
Angulo de incidencia [°]
Ejemplo comparativo 1 Perdidas por reflexi6n [%] Ejemplo comparativo 2 Perdidas por reflexi6n [%] Ejemplo 1 Perdidas por reflexi6n [%]
0
25,8 13,4 6,2
5
25,8 13,7 6,7
10
25,8 16,1 9,4
15
25,8 17,1 12,7
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20
25,8 16,3 14,7
25
25,8 16,3 15,3
30
25,9 15,9 16,9
35
26,0 16,0 17,9
40
26,1 16,3 18,3
45
26,4 18,3 18,4
50
26,9 19,6 17,6
55
27,7 19,9 16,1
60
28,9 19,3 14,4
65
30,9 20,8 15,0
70
34,0 20,7 15,4
75
39,4 20,1 18,1
80
48,6 22,7 21,5
85
65,5 24,2 17,5
Ejemplm�ommptativom�
Se llev6 a cabo un estudio de trazas de rayos con el fin de investigar la cantidad de luz absorbida por un dispositivo fotovoltaico y cuanta es emitida por las moleculas luminiscentes existentes en una capa independiente situada en la parte superior del dispositivo fotovoltaico.
El dispositivo fotovoltaico simulado consistia en una capa delgada que tiene las propiedades 6pticas del silicio (n = 4,295 a λ = 500 nm, coeficiente de absorci6n 889 /mm). Esta capa esta en contacto directo con una capa de 3,5 mm de espesor que tiene las propiedades 6pticas del vidrio (n = 1,5 a λ = 500 nm, coeficiente de absorci6n 0 /mm).
Se coloc6 una capa adicional de 1,25 mm de espesor encima del dispositivo fotovoltaico. Esta capa esta en contacto directo con la capa de 3,5 mm de espesor que tiene las propiedades 6pticas del vidrio (n = 1,5 a λ = 500 nm, coeficiente de absorci6n 0 /mm), y tiene las mismas propiedades 6pticas. Dentro de esta capa 20 se distribuyeron aleatoriamente unas fuentes de luz esfericas. Las fuentes de luz emiten un total de 1.000 rayos con una intensidad total de 1.000 W.
Se observ6 que 547 W de la luz emitida eran absorbidos por la capa de silicio y que 460 W eran, bien reflejados por la capa de silicio o bien emitidos de manera que se alejaban de la capa de silicio.
Ejemplm�
Se llev6 a cabo un estudio de trazas de rayos con el fin de investigar la cantidad de luz absorbida por un dispositivo fotovoltaico y cuanta es emitida por las moleculas luminiscentes existentes en una capa independiente situada en la parte superior del dispositivo fotovoltaico. Esta capa esta dotada de una estructura de acuerdo con la invenci6n.
El dispositivo fotovoltaico simulado consistia en una capa delgada que tiene las propiedades 6pticas del silicio (n = 4,295 a λ = 500 nm, coeficiente de absorci6n 889 /mm). Esta capa esta en contacto directo con una capa de 3,5 mm de espesor que tiene las propiedades 6pticas del vidrio (n = 1,5 a λ = 500 nm, coeficiente de absorci6n 0 /mm).
Se coloc6 una capa adicional de 1,25 mm en la parte superior del dispositivo fotovoltaico. Esta capa esta en contacto directo con la capa de 3,5 mm de espesor que tiene las propiedades 6pticas del vidrio (n = 1,5 a λ = 500 nm, coeficiente de absorci6n 0 /mm), y tiene las mismas propiedades 6pticas. La superficie de esta capa situada opuestamente al dispositivo fotovoltaico se dot6 de una estructura consistente en un conjunto geometricamente ordenado de 20 x 20 estructuras, de acuerdo con la invenci6n. Dentro de esta capa 20 se distribuyeron aleatoriamente 20 fuentes de luz esfericas. Las fuentes de luz emiten un total de 1.000 rayos con una intensidad total de 1.000 W.
Se observ6 que 653 W de la luz emitida eran absorbidos por la capa de silicio y que 360 W eran, bien reflejados por la capa de silicio o bien emitidos de manera que se alejaban de la capa de silicio. Cuando se comparan estos
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resultados con los resultados del Ejemplo comparativo 3, puede concluirse que, dotando la capa que contiene las moleculas luminiscentes con una estructura consistente en un conjunto geometricamente ordenado de estructuras de acuerdo con la invenci6n, la eficiencia del efecto de las moleculas luminiscentes puede aumentarse hasta el 20%.
Ejemplm�
Las perfidas por reflexi6n en la superficie de una celula solar de silicio amorfo (a-Si -"amorphous silicon") que contiene una superficie delantera o frontal de vidrio plana segun se conoce por la tecnica anterior, se determinaron por medio de un espectr6metro UV-3100 de UV-VIS-NIR (ultravioleta-visible-infrarrojo cercano) (Shimadzu) equipado con un compartimiento de muestras externo MCP-3100. La celula solar se mont6 en la parte trasera de la esfera de integraci6n del compartimiento de muestras externo, con un angulo de 8 grados con respecto al haz de muestra incidente. Las perdidas por reflexi6n se compararon con una celula solar de silicio amorfo que comprendia una cubierta frontal con un conjunto geometricamente ordenado de estructuras 6pticas de acuerdo con la invenci6n (tal como se muestra en la Figura 3a, apiladas en un conjunto geometricamente ordenado segun se muestra en la Figura 5c). Las perdidas por reflexi6n de ambas celulas solares se proporcionan en la Figura 7. Puede concluirse que la celula solar que contiene la cubierta frontal con un conjunto geometricamente ordenado de estructuras 6pticas de acuerdo con la invenci6n, tiene perdidas por reflexi6n significativamente menores. Entre 500 nm y 700 nm, las perdidas por reflexi6n se redujeron del 20,8 al 2,0 por ciento.
Ejemplm�
Las perdidas por reflexi6n en la superficie de una celula solar de silicio monocristalino(m -Si -"monocrystalline silicon") con un revestimiento antirreflectante y una superficie frontal de vidrio plana como se conoce en la tecnica anterior, se determinaron por medio de un espectr6metro UV-3100 de UV-VIS-NIR (ultravioleta-visible-infrarrojo cercano) (Shimadzu) equipado con un compartimiento de muestras externo MCP-3100. La celula solar se mont6 en la parte trasera de la esfera de integraci6n del compartimiento de muestras externo, con un angulo de 8 grados con respecto al haz de muestra incidente. Las perdidas por reflexi6n se compararon con una celula solar de silicio monocristalino con un revestimiento antirreflectante y una cubierta frontal con un conjunto geometricamente ordenado de estructuras 6pticas de acuerdo con la invenci6n (tal como se muestra en la Figura 3a, apiladas en un conjunto geometricamente ordenado segun se muestra en la Figura 5c). Las perdidas por reflexi6n de ambas celulas solares se proporcionan en la Figura 8. Puede concluirse que la celula solar que contiene una cubierta frontal con un conjunto geometricamente ordenado de estructuras 6pticas de acuerdo con la invenci6n, tiene perdidas por reflexi6n significativamente menores. Entre 700 nm y 800 nm, las perdidas por reflexi6n se redujeron del 11,9 al 2,3 por ciento.
Ejemplm�
Las perdidas por reflexi6n en la superficie de una celula solar de silicio policristalino (p-Si -"polycrystalline silicon") con una superficie frontal de vidrio plana como se conoce en la tecnica anterior, se determinaron por medio de un espectr6metro UV -3100 de UV-VIS-NIR (ultravioleta-visible-infrarrojo cercano) (Shimadzu) equipado con un compartimiento de muestras externo MCP-3100. La celula solar se mont6 en la parte trasera de la esfera de integraci6n del compartimiento de muestras externo, con un angulo de 8 grados con respecto al haz de muestra incidente. Las perdidas por reflexi6n se compararon con una celula solar de silicio policristalino que comprende una cubierta frontal con un conjunto geometricamente ordenado de estructuras 6pticas de acuerdo con la invenci6n (tal como se muestra en la Figura 3a, apiladas en un conjunto geometricamente ordenado segun se muestra en la Figura 5c). Las perdidas por reflexi6n de ambas celulas solares se proporcionan en la Figura 9. Puede concluirse que la celula solar que contiene una cubierta frontal con un conjunto geometricamente ordenado de estructuras 6pticas de acuerdo con la invenci6n, tiene perdidas por reflexi6n significativamente menores. Entre 700 nm y 800 nm, las perdidas por reflexi6n se redujeron del 20,0 al 7,2 por ciento.
Ejemplm�
La corriente de cortocircuito (Isc) y la tensi6n de circuito abierto (Voc) de una celula solar de silicio amorfo (a-Si) con una cubierta frontal plana y de una celula solar de silicio amorfo con una cubierta frontal dotada de una estructura de acuerdo con la invenci6n (tal como se muestra en la Figura 3a, apilada en un conjunto geometricamente ordenado segun se ilustra en la Figura 5c), se han medido utilizando un simulador solar. Los resultados muestran que la Isc y la Voc eran significativamente mas altas para una celula solar de a-Si con una cubierta frontal dotada de una estructura de acuerdo con la invenci6n.
a-Si con una cubierta frontal plana:
Isc = 9,54 mA
Voc = 11,49 V
a-Si con una cubierta frontal dotada de una estructura de acuerdo con la invenci6n:
Isc = 11,32 mA
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Voc = 11,62 V
Ejemplm�
La corriente de cortocircuito (Isc) y la tensi6n de circuito abierto (Voc) de una celula solar de silicio monocristalino (m-Si) con un revestimiento antirreflectante y una cubierta frontal plana, y de una celula solar monocristalina con un revestimiento antirreflectante y una cubierta frontal dotada de una estructura de acuerdo con la invenci6n (tal como se muestra en la Figura 3a, apilada en un conjunto geometricamente ordenado segun se ilustra en la Figura 5c), se han medido utilizando un simulador solar. Los resultados muestran que la Isc y la Voc eran significativamente mas altas para una celula solar de m-Si con una cubierta frontal dotada de una estructura de acuerdo conla invenci6n.
Isc = 1,670 A
Voc = 0,570 V
m-Si con una cubierta frontal dotada de una estructura de acuerdo con la invenci6n:
Isc = 1,840 A
Voc = 0,574 V
Ejemplm�
La corriente de cortocircuito (Isc) y la tensi6n de circuito abierto (Voc) de una celula solar de silicio policristalino (p-Si) con una cubierta frontal plana, y de una celula solar de silicio policristalino (p-Si) con una cubierta frontal dotada de una estructura de acuerdo con la invenci6n (tal como se muestra en la Figura 3a, apilada en un conjunto geometricamente ordenado segun se ilustra en la Figura 5c), se han medido utilizando un simulador solar. Los resultados muestran que la Isc y la Voc eran significativamente mas altas para una celula solar de p-Si con una cubierta frontal dotada de una estructura de acuerdo con la invenci6n.
Isc = 1,480 A
Voc = 0,552 V
p-Si con una cubierta frontal dotada de una estructura de acuerdo con la invenci6n:
Isc = 1,540 A
Voc = 0,558 V
La invenci6n se ilustra con mayor detalle por medio de las siguientes figuras:
Figura 1 a, b -Representaci6n esquematica de la reducci6n de las perdidas por reflexi6n de la capa activa gracias a la placa dotada de una cierta estructura.
Figura 2 a, b -Representaci6n esquematica del incremento de la respuesta espectral gracias a la placa que comprende las estructuras 6pticas y las moleculas luminiscentes,
Figura 3 -Vista en perspectiva de una estructura 6ptica de relieve individual en la que a) n = 4 y b), c) n = ∞.
Figura 4 -a), vista en planta superior, b) vista lateral a 0°, c), vista lateral a 60°, de una estructura 6ptica de relieve individual.
Figura 5 a, b, c -Representaci6n esquematica que muestra una parte de un conjunto geometricamente ordenado de estructuras geometricas 6pticas de relieve, con las estructuras adyacentes en contacto a tope unas con otras.
Figura 6 -Instalaci6n experimental para medir las perdidas por reflexi6n de un dispositivo fotovoltaico con una placa de cubierta desprovista de estructuras.
Figura 7 -Perdidas por reflexi6n en la superficie de una celula solar de silicio amorfo (a-Si) que contiene una superficie frontal de vidrio plana, y perdidas por reflexi6n de una celula solar de silicio amorfo que comprende una cubierta frontal con un conjunto geometricamente ordenado de estructuras 6pticas de acuerdo con la invenci6n.
Figura 8 -Perdidas por reflexi6n en la superficie de una celula solar de silicio monocristalino (m-Si) con un revestimiento antirreflectante y una superficie frontal de vidrio plana, y perdidas por reflexi6n en una celula solar de silicio monocristalino con un revestimiento antirreflectante y una cubierta frontal con un conjunto geometricamente ordenado de estructuras 6pticas de acuerdo con la invenci6n.
Figura 9 -Perdidas por reflexi6n en la superficie de una celula solar de silicio policristalino (p-Si) con una superficie frontal de vidrio plana, y perdidas por reflexi6n en una celula solar de silicio policristalino que comprende una
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cubierta frontal con un conjunto geometricamente ordenado de estructuras 6pticas deacuerdo con la invenci6n.
La Figura 1 muestra una representaci6n esquematica de las perdidas por reflexi6n de la capa activa provista de una placa de cubierta transparente y plana de la tecnica anterior, en comparaci6n con la reducci6n de las perdidas por reflexi6n en la capa activa por una placa de cubierta que comprende un conjunto geometricamente ordenado de estructuras 6pticas de relieve segun se muestra en la Figura 1b. Las estructuras 6pticas de relieve reducen las perdidas por reflexi6n de la superficie de recepci6n de luz de la capa activa de un dispositivo fotovoltaico. La luz reflejada por la capa activa entra en la estructura 6ptica de relieve a traves de la base y es al menos parcialmente reflejada en su direcci6n de procedencia, es decir, hacia la capa activa, por las superficies de dicha estructura 6ptica de relieve.
La Figura 2 muestra una representaci6n esquematica de la respuesta espectral de un dispositivo fotovoltaico con una capa activa con una placa de cubierta transparente y plana de la tecnica anterior y una capa adicional de pigmento luminiscente. La placa de cubierta que comprende las estructuras 6pticas en combinaci6n con moleculas luminiscentes segun se muestra en la Figura 2b, mejora la respuesta espectral del dispositivo fotovoltaico en comparaci6n con una superficie desprovista de estructuras. La placa de cubierta que comprende las estructuras 6pticas y las moleculas luminiscentes aumenta la absorci6n de la luz emitida por las moleculas luminiscentes situadas en la superficie de recepci6n de luz de la capa activa del dispositivo fotovoltaico, al reducir las perdidas por reflexi6n de la luz emitida y redirigir la luz emitida de manera que se aleje de la capa activa.
La Figura 3 muestra una vista en perspectiva de una estructura 6ptica de relieve individual de acuerdo con la invenci6n. La Figura 3a muestra una estructura 6ptica de relieve que contiene 3 superficies cuadradas (n = 4) que conectan o unen directamente la base hexagonal a una cuspide unica, y la estructura contiene 9 superficies en total. Las Figuras 3b, 3c muestran ejemplos de superficies parcialmente redondeadas. Una superficie curva o parcialmente curva, redondeada, es una superficie poligonal de n lados en la que n es infinito.
La Figura 4 muestra la estructura 6ptica de relieve individual de la Figura 3 en a) una vista en planta superior, b) una vista lateral a 0°, y c) una vista lateral a 60°.
La Figura 5 es una representaci6n esquematica que muestra una parte de un conjunto geometricamente ordenado de estructuras geometricas 6pticas de relieve en el que las estructuras adyacentes contactan a tope unas con otras, en una vista en planta superior. La Figura 5a muestra las estructuras geometricas 6pticas de relieve colocadas de tal manera que la orientaci6n de todas las estructuras es la misma unas con respecto a otras. La Figura 5b muestra las estructuras geometricas 6pticas de relieve colocadas de manera tal, que la orientaci6n de las estructuras es alterna unas con respecto a otras. La Figura 5c muestra las estructuras geometricas 6pticas de relieve colocadas de tal modo que la orientaci6n de todas las estructuras es aleatoria unas con respecto a otras.
La Figura 6 muestra la instalaci6n experimental para medir las perdidas por reflexi6n de un dispositivo fotovoltaico con una placa de cubierta desprovista de estructuras. El dispositivo fotovoltaico simulado consistia en una capa delgada que tenia las propiedades 6pticas del silicio. Esta capa estaba en contacto directo con una capa que presenta las propiedades 6pticas del vidrio. La luz solar se simul6 colocando una fuente de luz colimada por encima del dispositivo fotovoltaico simulado. Las perdidas por reflexi6n se determinaron comparando la intensidad de la luz incidente y la cantidad de luz absorbida por la capa delgada con las propiedades 6pticas del silicio. La cantidad de luz reflejada se calcula por la diferencia entre la luz incidente y la absorbida. La Figura tambien ilustra el angulo θ y el angulo de incidencia (ϕ). Las perdidas por reflexi6n, promediadas en el angulo θ, se dan en funci6n del angulo de incidencia (ϕ). Cuando ϕ es 0, la fuente de luz es perpendicular al dispositivo fotovoltaico simulado.
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Claims (17)

  1. REIVINDICACIONES
    1.-Un dispositivo fotovoltaico que comprende al menos una capa activa y una placa de cubierta transparente que contiene, en al menos uno de sus lados o caras, un conjunto geometricamente ordenado de estructuras geometricas 6pticas de relieve y que esta en contacto 6ptico con la superficie de recepci6n de luz de al menos una capa activa del dispositivo fotovoltaico, de tal manera que las estructuras 6pticas de relieve comprenden una base y una unica cuspide, que estan conectadas o unidas por al menos tres superficies de poligono de n lados, siendo n igual o mayor que 4, de tal modo que la cuspide se define como la parte superior de una estructura geometrica 6ptica de relieve individual y constituye un unico punto, el mas distante, de una estructura geometrica 6ptica de relieve individual, en contraste con la base, y la cuspide es el punto para el que la distancia a la base es la mas grande, medida en una linea recta perpendicular a la base, y otatoieavztdm�pma que la base de la estructura 6ptica de relieve comprende una forma poligonal de m lados y la estructura 6ptica contiene un total de al menos m + 1 superficies.
  2. 2.-Un dispositivo fotovoltaico de acuerdo con la reivindicaci6n 1, otatoieavztdm pma que la placa de cubierta transparente contiene un conjunto geometricamente ordenado de estructuras geometricas 6pticas de relieve, de tal manera que las estructuras adyacentes estan en contacto a tope unas con otras.
  3. 3.-Un dispositivo fotovoltaico de acuerdo con la reivindicaci6n 1 o la reivindicaci6n 2, otatoieavztdm pma que la placa de cubierta transparente contiene un conjunto geometricamente ordenado de estructuras geometricas 6pticas de relieve que tienen la misma orientaci6n, una orientaci6n alterna o una orientaci6n aleatoria unas con respecto a otras.
  4. 4.-Un dispositivo fotovoltaico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, otatoieavztdm pma que las superficies del conjunto geometricamente ordenado de estructuras 6pticas de relieve estan cubiertas con un revestimiento.
  5. 5.-Un dispositivo fotovoltaico de acuerdo con la reivindicaci6n 4, otatoieavztdm�pma que el revestimiento tiene un indice de refracci6n diferente del de las estructuras 6pticas de relieve y por que la forma del revestimiento es complementaria o conjugada con el conjunto geometricamente ordenado de estructuras geometricas 6pticas de relieve, y por que el dispositivo fotovoltaico con el revestimiento tiene estructuras regulares, carentes de relieve.
  6. 6.-Un dispositivo fotovoltaico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, otatoieavztdm pma que la placa de cubierta transparente que contiene, en al menos uno de sus lados o caras, un conjunto geometricamente ordenado de estructuras geometricas 6pticas de relieve, esta hecha de vidrio.
  7. 7.-Un dispositivo fotovoltaico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, otatoieavztdm pma�que la placa de cubierta transparente que contiene, en al menos uno de sus lados o caras, un conjunto geometricamente ordenado de estructuras geometricas 6pticas de relieve, esta hecha de un material polimerico.
  8. 8.-Un dispositivo fotovoltaico de acuerdo con la reivindicaci6n 7, otatoieavztdm pma que el polimero es polimetilmetacrilato.
  9. 9.-Un dispositivo fotovoltaico de acuerdo con la reivindicaci6n 7, otatoieavztdm pma que el polimero es policarbonato.
  10. 10.-Un dispositivo fotovoltaico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, otatoieavztdm pma que el polimero esta estabilizado mediante absorbedores de UV y/o estabilizadores de la luz amino-impedidos.
  11. 11.-Un dispositivo fotovoltaico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, otatoieavztdm pma que esta presente un pigmento luminiscente en la placa de cubierta transparente, la cual contiene el conjunto geometricamente ordenado de estructuras 6pticas de relieve.
  12. 12.-Un dispositivo fotovoltaico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, otatoieavztdm pma que esta presente un pigmento luminiscente en una capa comprendida entre la placa de cubierta transparente que contiene el conjunto geometricamente ordenado de estructuras 6pticas de relieve y la superficie de recepci6n de luz de la capa activa del dispositivo fotovoltaico.
  13. 13.-Un dispositivo fotovoltaico de acuerdo con la reivindicaci6n 11 o la reivindicaci6n 12, otatoieavztdm pma que el pigmento luminiscente comprende una mezcla de varios pigmentos luminiscentes.
  14. 14.-Un dispositivo fotovoltaico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, otatoieavztdm pma que la concentraci6n del pigmento luminiscente se encuentra entre 0,001 y 50 gramos de pigmento por m2 de superficie de la placa de cubierta y por mm de espesor de la placa de cubierta.
  15. 15.-Un dispositivo fotovoltaico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 14, otatoieavztdm pma que el pigmento luminiscente es un pigmento organico.
  16. 16.-Un dispositivo fotovoltaico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 14, otatoieavztdm pma que el pigmento luminiscente es un pigmento inorganico.
  17. 17.-Un dispositivo fotovoltaico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 14, otatoieavztdm pma que el pigmento luminiscente actua como absorbedor de UV para estabilizar el polimero, siempre y cuando la placa de cubierta transparente que contiene en al menos uno de sus lados o caras un conjunto geometricamente ordenado de estructuras geometricas 6pticas de relieve, este hecha de un material polimerico.
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