Desenvolvimento de células solares com contatos posteriores formados por radiação laser e análise da passivação na face posterior

Abstract

Neste trabalho foram desenvolvidas células solares de silício com contatos formados por radiação laser e passivação na face posterior. Para isso, foram desenvolvidos processos para produção de células solares a partir de lâminas de silício tipo p de dois tipos diferentes de substrato. O objetivo foi desenvolver um processo de fabricação de células solares com contato e difusão posterior formado em pontos por radiação laser e alumínio depositado por evaporação bem como avaliar a passivação na face posterior. Em lâminas de Si-Cz, a difusão de fósforo foi realizada a 865 °C. Da otimização experimental da potência e da frequência do sistema laser em lâminas de Si-Cz, constatou-se que a eficiência de 13,1 % foi obtida com a potência de 15 W e frequência de 80 kHz. Obteve-se a eficiência de 14,5 % para a temperatura de recozimento 350 °C e a velocidade de esteira de 66 cm/min. A otimização experimental da distância entre pontos e da área dos pontos de contato, resultou na eficiência de 14,1 %, para a distância entre pontos de 0,5 mm e área dos pontos de contato de 7230 μm2. Para substratos de PV-Si-FZ, a melhor temperatura de difusão de fósforo foi de 875 °C e obteve-se a eficiência de 14,0 %. Constatou-se que a eficiência foi similar para células solares processadas em lâminas de Si-Cz e PV-Si-FZ, devido o baixo tempo de vida dos portadores de carga minoritários. A deposição de um filme de TiO2 na face posterior resultou em um aumento no fator de forma e da eficiência, porém o aumento da camada de óxido de silício reduziu a eficiência dos dispositivos.

This work was focused on the development of silicon solar cells with laser fired contacts and rear face passivation. Several processes were developed based on two different p-type silicon substrates. The objective was to develop a solar cell manufacturing process with laser fired contacts and aluminum deposited by evaporation, as well as to assess the rear passivation. In Si-Cz wafers, the phosphorus diffusion was performed at 865 °C. From the power and the frequency experimental optimization in Si-Cz wafers, it was found that the efficiency of 13. 1 % was obtained with 15 W of power and 80 kHz of frequency. The efficiency of 14. 5 % was achieved from the annealing temperature of 350 °C and belt speed of 66 cm/min. The experimental optimization of the distance between the dots and the contact area of the dots resulted on 14. 1 % efficiency, for the distance between dots of 0. 5 mm and the dot area contact of 7230 μm2. For the PV-Si-FZ substract, with the best diffusion temperature of 875 °C, the efficiency of 14. 0 % was obtained. It was found that the efficiency for Si-Cz and Si-FZ solar cell was similar, due to the low minority charge carrier lifetime. The deposition of a TiO2 film on the rear side resulted in an increase of the fill factor and efficiency, however the increase of the silicon oxide layer reduced the efficiency of the devices.