Rumo a 21% em eficiência: processo simplificiado de fabricação de células solares de silício cz com passivação na região posterior (Voc-imp - 663mV)

Autores

  • N Stem
  • C Ramos
  • M Sánchez

Palavras-chave:

Passivação de superfícies, células solares de silício, emissores otimizados, superfície posterior passivada.

Resumo

Este trabalho descreve o desenvolvimento e a implementação de um processo simplificado de fabricação de células solares de silício com região posterior passivada. Utilizando-se a técnica do decaimento fotocondutivo (PCD) caracterizam-se as etapas térmicas necessárias para a fabricação dos dispositivos, oxidação térmica e difusão de fósforo, desenvolvidas levando em conta as restrições impostas por salas de fabricação não ultra- limpas, similares às utilizadas pelas indústrias na produção de células solares. Inicialmente as amostras de silício tipo p e material FZ (25-30  .cm) são utilizadas para o desenvolvimento e a otimização destas etapas, uma vez que este material apresenta um maior tempo de vida inicial. O estudo de processo realizado utilizando a passivação superfícial em silício tipo p através de oxidação térmica seguida por “alneal” permitiu alcançar tempos de vida efetivos de aproximadamente 1ms e uma velocidade de recombinação de superfície de 13,6cm/s. Ao mesmo tempo, as passivações realizadas através de difusões de fósforo, seguidas por remoção do PSG, oxidação térmica e “alneal”, (estruturas n + pn + com resistências de folha otimizadas de aproximadamente 130Ω/quad) permitiram alcançar valores de tempos de vida efetivos similares aos anteriores (com oxidação térmica). Estas estruturas também permitiram comprovar a elevada qualidade dos emissores otimizados como pode ser comprovado pela reduzida densidade de corrente de recombinação obtida, 45fA/cm 2 . A análise das tensões de circuito-aberto implícitas, V oc-imp das estruturas completas (n + p) produzidas com região posterior passivada (filme de SiO 2 ) e área de 4cm 2 , utilizando silício Cz tipo p com resistividade (2,5-3,5  .cm) permitiu comprovar a elevada potencialidade da tecnologia implementada, tendo sido obtido 652,5mV (fabricante tipo 1 – 2,5  .cm) e 662,6mV (fabricante tipo 2 - 3,3  .cm). Ao mesmo tempo a utilização de silício FZ tipo p (com resistividade de 0,5  .cm) permitiu alcançar uma tensão de 670,8mV. Desta forma, utilizando-se um sistema anti-refletor composto por (texturização química aleatória + SiO 2 ) similar ao utilizado em células solares com tecnologia (P/Al) no LME-EPUSP pode-se alcançar eficiências no entorno de 19,4% - 19,7% e 20,0% - 20,2% utilizando silício Cz e FZ, respectivamente. Caso o filme de SiO 2 seja substituído por uma camada dupla de ZnS-MgF 2 , podem ser alcançadas eficiências no intervalo de 20,3% - 20,6% (em material Cz) e atingir a marca dos 21% em material FZ.

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Publicado

2016-11-30

Edição

Seção

Artigos