| Abstract: | The aim of this work was to develop and analyze back surface fields (BSF) produced by evaporated aluminum diffused in a belt furnace. Two fabrications processes were developed to produce p-type Czochralski grown silicon solar cells with n+ emitter obtained by phosphorus diffusion based on POCl3. The objective of the first process was to develop silicon solar cells with BSF produced by simultaneous Al diffusion and metal paste firing in belt furnace, for cells with n+ emitters formed at 875 ºC and 900 ºC. In this process, temperature of aluminum diffusion was the analyzed parameter. In the second process, aluminum diffusion was performed at 900 ºC before metal firing and belt speed was experimentally optimized. Besides, temperature of metal firing was also optimized. For the first process, best results were obtained for phosphorus emitter diffused at 875 ºC and aluminum diffusion/metal firing at 920 ºC. The higher efficiency was 13. 5 %, with short-circuit current density (Jsc) of 31. 9 mA/cm2 and open-circuit voltage (Voc) of 556 mV. In the second process, with a belt speed of 150 cm/min and metal firing at 880 °C was processed a 15. 2 % efficient solar cell, with Jsc = 34. 0 mA/cm2 and Voc = 578 mV, results slightly below the 15. 8 % observed in cells with aluminum BSF produced in conventional furnaces at NTSolar. By evaluating the three solar cells processed in the second fabrication sequence, the efficiency is higher than 14. 3 %, similar to that of the world industrial silicon solar cells. The diffusion of Al performed on belt furnaces can be an approach to reduce fabrication costs.
Este trabalho tem por objetivo desenvolver e analisar o campo retrodifusor (back surface field- BSF) formado por alumínio depositado por evaporação e difundido em forno de esteira, avaliando a eficácia do BSF”. Foram desenvolvidos dois processos de fabricação de célula solares em substrato de silício crescido pela técnica Czochralski (Cz), tipo p, com emissor n+ formado por POCl3. O primeiro processo centrou-se no desenvolvimento de células solares com campo retrodifusor com difusão de alumínio e queima das pastas metálicas simultaneamente no forno de esteira, para as temperaturas de difusão de fósforo de 875 °C e 900 °C. Neste processo, variou-se a temperatura de difusão do alumínio e queima das pastas metálicas. No segundo processo desenvolvido otimizou-se experimentalmente o campo retrodifusor com alumínio difundido em forno de esteira a uma temperatura de 900 °C, antes da queima de pasta variando-se a velocidade da esteira e a temperatura de queima das pastas metálicas. No primeiro processo os melhores resultados foram encontrados para a temperatura de difusão de fósforo de 875 °C com a temperatura de difusão de Al e queima das pastas metálicas de 920 °C. A máxima eficiência foi de 13,5 %, com densidade de corrente elétrica de curto-circuito (Jsc) de 31,9 mA/cm2 e tensão de circuito aberto (Voc) de 556 mV. No segundo processo, com a velocidade da esteira durante a difusão do alumínio de 150 cm/min a uma temperatura de queima das pastas metálicas de 880 °C foi processada uma célula solar de 15,2 % eficiência com Jsc de 34,0 mA/cm2 e Voc de 578 mV. Este valores são próximos ao valor da melhor célula solar processada no NT- Solar com difusão de Al em forno convencional, cuja eficiência foi 15,8 %. Analisando também as três melhores células deste processo, a eficiência é superior a 14,3 %, valor similar à média mundial de células industriais. Este processo de difusão no forno de esteira pode proporcionar uma redução no custo de fabricação. |
