Análise do tipo de substrato na fabricação de células solares bifaciais finas

Abstract

The thin bifacial solar cells are a promising opportunity to reduce costs in manufacturing solar cells. These devices take advantage of solar radiation more efficiently by using the both sides of the solar cell to produce electricity. This study aimed to analyze the type of substrate, n and p, for the manufacture of thin bifacial solar cells with silicon substrate Czochralski (Cz-Si) with a thickness of 130 μm. The wafers, provided by the company Meyer Burger, were obtained by wire cutting process. The evaluation of the influence of texture processing time on the wafer, the diffusion/firing temperature optimization of metallic pastes deposited by screen printing and finally the comparison of the electrical parameters of solar cells with those from thin bifacial manufactured devices obtained by etching were performed. From a standard process of NT-Solar texture etch, two immersion times were tested, 50 min and 60 min, and the former showed the lowest weighted average reflectance and devices with higher short circuit density. The diffusion/firing of Ag and Al metallic pastes have been optimized considering the thermal processing temperature in the range between 850 ° C and 890 ° C. It was observed that the highest average efficiency were between 860 ° C and 870 ° C. The best performance were observed in the cells fabricated with phosphorous emitter in front and boron rear side, i. e., the structure n+np+ and n+pp+, and the efficiencies in front side was 12. 8% and 13. 6%, respectively and in the rear side 10. 4 % and 9. 0 %, respectively. By comparing these results with solar cells obtained by similar processes using chemical thinned wafers, the n+np+ structure had 1 % lower efficiency and the n+pp+ one presented similar efficiency values. Regarding the type of substrate, it can be concluded that the solar cells fabricated with the n-type substrate showed higher bifaciality, but the most efficient was manufactured with p-type silicon.

As células solares bifaciais finas representam uma oportunidade promissora para reduzir os custos na fabricação de células solares ao aproveitar a radiação solar de maneira mais eficiente utilizando as duas faces do dispositivo para produzir energia elétrica. Este trabalho teve como objetivo a análise do tipo de base, n e p, para fabricação de células solares bifaciais finas com substrato de silício Czochralski (Si- Cz) com espessura da ordem de 130 μm obtidas após processo de corte a fios e fornecidas pela empresa Meyer Burguer. Foi realizada a avaliação da influência do tempo de processo de texturação, a otimização da temperatura de queima/difusão das pastas metálicas depositadas por serigrafia e, por fim, a comparação dos parâmetros elétricos das células solares com os obtidos em dispositivos bifaciais fabricados em lâminas finas obtidas por ataque químico. A partir de um processo de texturação padrão do NT-Solar dois tempos de imersão foram testados, 50 min e 60 min, sendo que o primeiro produziu a menor refletância média ponderada e os dispositivos com maior densidade de corrente de curto-circuito. A queima das pastas metálicas de Ag e Al foi otimizada considerando a temperatura do processo térmico no intervalo entre 850 °C e 890 °C. Observou-se que a maior eficiência média se encontra entre 860 °C e 870 °C. As células solares mais eficientes foram as fabricadas com a região frontal dopada com fósforo e a posterior dopada com boro, isto é, as estruturas n+np+ e n+pp+ com eficiências frontal de 12,8 % e 13,6 %, respectivamente, e eficiência posterior de 10,4 % e 9,0 %, respectivamente. Ao comparar estes resultados com células solares obtidas por processos similares e fabricadas com lâminas de outros fabricantes a estrutura n+np+ apresentou eficiência 1 % menor e a estrutura n+pp+ apresentou valores similares. Quanto ao tipo de substrato, as células solares fabricadas com o tipo n apresentaram melhor bifacialidade, mas as mais eficientes foram as fabricadas com silício tipo p.