| Resumo: | As células solares fabricadas em lâminas de silício tipo n, dopadas com fósforo, não apresentam degradação por iluminação e têm potencial de obtenção de maior eficiência devido ao maior valor do tempo de vida dos portadores de carga minoritários. Adicionalmente, são menos susceptíveis à contaminação por impurezas metálicas. O objetivo deste trabalho foi realizar uma análise de diferentes dopantes para obtenção da região p+ em células solares n+np+fabricadas em lâminas de silício Czochralski, grau solar, tipo n, com espessura de 120 μm. Os elementos aceitadores utilizados foram o B, Al, Ga, GaB e AlGa, depositados por spin-on e difundidos em alta temperatura. Foram variadas as temperaturas, os tempos e os gases utilizados no processo de difusão. Foi medida a resistência de folha (R□) das regiões difundidas e o perfil de concentração de impurezas em função da profundidade. Foram desenvolvidas células solares com B, Ga, GaB e Al. Verificou-se que o B e GaB podem ser difundidos em temperatura de 970 °C e por 20 min para obtenção de emissores com valores de R□ compatíveis com a produção de células solares metalizadas por serigrafia.O Ga e AlGa necessitam de altas temperaturas (maiores que 1100 °C) e tempos elevados para produzir perfis de dopantes compatíveis. O Al não produziu regiões p+ de baixa R□, mesmo com a difusão a 1100 °C. O uso de Ar para substituir o N2 não acarretou em diminuição da resistência de folha. O GaB foi o único dopante analisado que permitiu a fabricação de células solares com eficiência máxima de 13,5 %, com difusão a 1020 °C por 20 min. O fator de forma foi o principal parâmetro que reduziu a eficiência dos dispositivos com GaB quando comparado ao valor obtido com B devido a menor resistência em paralelo. A célula solar n+np+ de 120 μm de maior eficiência produzida neste trabalho foi dopada com boro e atingiu a eficiência de 14,9 %, sendo maior que as anteriormente obtidas em trabalhos realizados no NT-Solar com lâminas finas.
The solar cells manufactured in n-type silicon, doped with phosphorus, do not present light induced degradation and they have the potential of achieving high efficiency due to the larger minority charge carrier lifetime. Besides, they are less susceptible to contamination by metal impurities. The aim of this work was to analyze different dopants to obtain the p+ region in n+np+ solar cells manufactured in Czochralski silicon wafers, solar grade, n-type, 120 μm thick. The acceptor impurities used were B, Al, Ga, GaB and AlGa, deposited by spin-on and diffused at high temperature. The temperature, time and gases used in the process of diffusion were ranged. The sheet resistances (R□) of the diffused regions and the impurity concentration profiles were measured. We concluded that the B and GaB can be diffused at 970° C for 20 min to obtain p+ emitters with values of R□ suitable to the production of solar cells with screenprinted metal grid.The Ga and AlGa require high temperatures (greater than 1100° C) and long times to produce doping profiles compatible with the production of solar cells. The Al did not produce low sheet resistance regions, even at temperatures of 1100° C. The use of argon gas instead of the nitrogen did not lead to the decreasing of the sheet resistance. The GaB is the only one doping material analyzed that can be a viable replacement for the B in the production of p+ emitter in n-type solar cells.The GaB was the only one doping material analyzed that allowed the manufacture of solar cells with the maximum efficiency of 13.5%, with the diffusion performed at 1020° C for 20 min. The FF was the main parameter that reduced the efficiency of solar cells doped with GaB when compared to the boron doped cells due to a lower shunt resistance. The n+np+ solar cell, 120 μm thick, that achieved the highest efficiency was doped with boron and reached 14.9%, a value higher than the previously obtained in studies in the NT-Solar with thin silicon wafers. |
