| Resumo: | Research has been carried out for the development and manufacturing of solar cells in n-type silicon wafers, and one of the key issues for this development is the surface passivation of boron doped emitter in the p+nn+ structure. An alternative to the passivation of p+-type surfaces is the implementation of a floating junction, ntype, to reduce the surface recombination. The aim of this work was to implement a n+ region on the front surface of industrial solar cells p+nn+ by using a simplified method, producing the (n+)p+nn+. Liquid dopants deposited by spin-on were used and the diffusion thermal process was performed in a belt furnace in order to obtain the floating n+ region. Front metal grid based on Ag or Ag/Al was deposited by screenprinting and it etched-through the n+ region to establish the frontal contact of the (n+)p+nn+, creating a floating n+ region between the metal fingers. Diffusion temperature and belt speed were varied in order to obtain a n+ region that inverted the p+ emitter surface. It was observed that inversion only was confirmed by hot probe test for a diffusion temperature (TD) of 900 °C and belt speed (V E) of 50 cm/min, with two passes through the furnace. However, the processes carried out in the same temperature and VE = 50 cm/min, 100 cm/min and 133 cm/min presented phosphorus profiles (measured by ECV, electrochemical capacitance-voltage profiling) that can produce inversion of the surface p+ to n+.The best solar cell fabricated with n+ region on p+ was processed with TD = 900 °C and V E = 133 cm/min and presented the following electrical characteristics: VOC = 573 mV, JSC = 33. 4 mA/cm2, FF = 0,51 and h= 9. 6%. By one- and two-dimensional simulations of the (n+)p+nn+ structure, it was confirmed that the produced solar cells presented low shunt resistance due to the leakage currents in the n+ region deposited on the emitter which decreased the cell efficiency when compared with those with p+nn+ structure.
Pesquisas têm sido realizadas para o desenvolvimento e fabricação de células solares em lâminas de silício tipo n, sendo que uma das questões chave para esse desenvolvimento é a passivação da superfície do emissor dopado com boro na estrutura p+nn+. Uma alternativa para a passivação de superfícies de tipo p+ é a implementação de uma junção flutuante, tipo n, para reduzir a recombinação em superfície. O objetivo desse trabalho foi implantar, por um método simplificado, regiões tipo n+ sobre a superfície frontal de células solares p+nn+ industriais, formando a estrutura (n+)p+nn+. Para produzir experimentalmente a região n+ flutuante, usaram-se líquidos dopantes depositados por spin-on e realizou-se o processo térmico de difusão em forno de esteira. A malha metálica frontal de Ag ou Ag/Al foi depositada por serigrafia e perfurou a região n+ para estabelecer o contato frontal da célula (n+)p+nn+, formando-se uma região n+ flutuante entre as trilhas metálicas. Foram variadas a velocidade de esteira e a temperatura, durante o processo de difusão de fósforo, a fim de obter uma região n+ que invertesse superficialmente a região p+. Observou-se que a inversão da região p+ para n+ somente se confirmou pela técnica da “ponta quente” para uma temperatura de difusão (TD) de 900 ºC e velocidade de esteira (VE) de 50 cm/min, com duas passagens pelo forno. No entanto, as medidas de perfis realizadas indicaram que processos na mesma temperatura e VE = 50 cm/min, 100 cm/min e 133 cm/min, também poderiam produzir uma inversão da superfície de p+ para n+. A melhor célula solar fabricada com região n+ sobre p+ foi processada com TD = 900 °C e V E= 133 cm/min e apresentou as seguintes características elétricas: VOC = 573 mV, JSC = 33,4 mA/cm2, FF = 0,51 e h = 9,6 %. Utilizando simulações uni e bidimensionais da estrutura (n+)p+nn+ confirmou-se que as células solares produzidas obtiveram baixa resistência em paralelo devido a correntes de fuga na região n+ depositada sobre o emissor e que diminuíram a eficiência das células quando comparadas com aquelas de estrutura p+nn+. |
