| Abstract: | The use of the solar energy, renewable and clean, is one of the more promising alternatives to face the world energy challenge. In order to achieve high efficiency in solar cells, the frontal reflectance has to be reduced. The objective of this work is to develop antireflection coatings of zinc sulfide (ZnS) for silicon solar cells. Evaporation of ZnS thin films by resistive heating under high-vacuum conditions was implemented and optimized. A theoretical and experimental study was carried out to optimize the reflectance the films. The uniformity of the deposition was evaluated by the reflectance measurements. For polished wafers, the average reflectance in the wavelength range of 400 nm - 1050 nm was (12. 6 ± 0. 3) % and, for textured wafers, a average reflectance of (3. 3 ± 0. 2) % was found. The deposition rate of ZnS was increased from 0. 1-0. 2 nm/s to 0. 6- 0. 7 nm/s and this parameter showed low influence in the reflectance of the wafers. Bifacial and monofacial solar cells were manufactured and an increase of 12- 13% in the generated electric current was observed when ZnS thin films were deposited on textured wafers. It was also observed that the implementation of thermally growth silicon dioxide layers underneath ZnS coating can increase short-circuit current density by 2,7 mA/cm2, when the cell is illuminated the n+ doped face and of 11,8 mA/cm2 for illumination by p+ face. The influence of the thickness of the ZnS film was analyzed, varying the thickness of the film of ZnS by ±5 nm around the theoretical optimum. The experimental result showed that the current can decrease by 3% for 5 nm thicker films and 1% for 5 nm thinner ones. Metal grid was deposited by screen-printing and it was verified that a ZnS anti-reflection coating is not suitable for high temperature processes conventionally used to fire metal pastes, because e a rectifying metalsemiconductor barrier was formed.
O aproveitamento da energia gerada pelo Sol, renovável e limpa é hoje, uma das alternativas energéticas mais promissoras para enfrentar o desafio energético do mundo. Para se fabricar uma célula solar de alta eficiência, precisa-se reduzir a refletância da superfície. O objetivo deste trabalho é estudar o desenvolvimento e análise de filmes anti-reflexo (AR) de sulfeto de zinco (ZnS) para células solares. Inicialmente, foi implementado e otimizado um processo de deposição por aquecimento resistivo de filme anti-reflexo de ZnS sobre células solares. Foi realizado um estudo teórico e experimental para otimizar o filme de sulfeto de zinco, verificando a uniformidade da deposição por meio da medida da refletância. Para lâminas polidas, a refletância média no intervalo de comprimentos de onda entre 400 nm - 1050 nm foi de (12,6 ± 0,3)% e para lâminas texturadas a média foi de (3,3 ± 0,2)%. A variação da taxa de deposição de ZnS de 0,1 - 0,2 nm/s para 0,6 - 0,7 nm/s, demonstrou ter baixa influência na refletância das lâminas. Células solares mono e bifaciais foram fabricadas verificando-se que un aumento de 12 - 13 % na corrente elétrica gerada pode ser obtido pela deposição de filmes antireflexo de ZnS sobre lâminas texturadas. Verificou-se também que células bifaciais com óxido de silício (SiO2) sob o filme AR, tiveram aumento de densidade de corrente de 2,7 mA/cm2 para iluminação pela face n+ e 11,8 mA/cm2 para iluminação pela face p+, em relação às células sem SiO2.Foi analisada a influência da espessura do filme ZnS, variando o valor ótimo da espessura do filme de ZnS em ±5 nm. Os resultados mostraram que a corrente piora de 3% para filmes com espessuras de 5 nm abaixo do ótimo e de 1% para espessuras de 5 nm acima. Células solares com filme de ZnS foram metalizadas por serigrafia e constatou-se que este filme não é adequado para recozimento de pastas serigráficas em temperaturas superiores a 800 oC, pois formou-se uma barreira retificadora entre o metal e o semicondutor. |
