Desenvolvimento de células solares bifaciais PERT Base n : análise da difusão com redução de etapas térmicas e da passivação com óxido de silício crescido em diferentes condições

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Biazetto, Fábio André
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul; Escola Politécnica; Brasil; PUCRS; Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Tecnologia de Materiais
• Palavras-chave em Português: Células Solares Bifaciais; Lâminas de Silício Tipo n; Emissor; Campo Retrodifusor; Passivação; Redução de Etapas Térmicas; Bifacial Solar Cells; n-Type Silicon Wafers; Emitter; Back Surface Field; Passivation; Reduction of Thermal Steps; ENGENHARIAS
• Link de acesso: https://tede2.pucrs.br/tede2/handle/tede/10952

As células solares base n estão conquistando espaço na indústria bem como a estrutura PERT bifacial, que viabiliza o aumento da potência. O objetivo deste trabalho foi desenvolver células solares bifaciais base n com estrutura PERT com difusão de boro e fósforo na mesma etapa térmica e passivação com óxido de silício. A inovação foi a difusão dos dois dopantes na mesma etapa térmica, com base na solicitação de patente BR1020180085760 e a análise da passivação com óxido de silício crescido em diferentes condições. Utilizaram-se lâminas de Si-Cz e Si-FZ e a metodologia resume-se em: 1) analisar a influência da temperatura de difusão de boro, de 940 °C a 980 °C, na resistência de folha do emissor p+ e do campo retrodifusor (BSF) n+, nos parâmetros elétricos das células solares bifaciais, na bifacialidade, na eficiência quântica e na refletância e 2) avaliar a espessura e a passivação proporcionada pela camada de óxido de silício no emissor e no campo retrodifusor crescida com redução da vazão de oxigênio e com presença de nitrogênio. Para isso estimou-se a espessura da camada por elipsometria e o tempo de vida dos portadores de carga minoritários. Constatou-se que a difusão de boro (TB) afeta a resistência de folha do BSF, que aumenta com o valor da TB. As temperaturas para difusão de boro de 960 °C e 950 °C resultaram na maior potência no modo bifacial em células solares produzidas em lâminas de Si-Cz e de Si-FZ, respectivamente. A bifacialidade alcançou o valor de 0,99 nos dois tipos de substratos. Devido a maior eficiência das células solares em Si-Cz, a potência no modo bifacial foi de 1,14 W e no dispositivo em Si-FZ foi de 1,08 W. Também se verificou que a espessura da camada de óxido de silício foi influenciada pela temperatura de difusão de boro e afetou a refletância. Observou-se que no campo retrodifusor a refletância em comprimentos de onda próximos a 350 nm diminuiu com o aumento de TB, independente do tipo de substrato. A eficiência quântica interna é menor no emissor de boro que no BSF em comprimentos de onda menores que 400 nm, devido a maior recombinação dos portadores de carga minoritários nesta região. Concluiu-se que a espessura do óxido de silício é maior na face dopada com fósforo, da ordem de 38 – 40 nm, em comparação com o valor estimado na face do emissor de 12,5 – 13,5 nm. Também se concluiu que a adição de nitrogênio tende a diminuir a camada de óxido de silício nas duas faces e a redução da vazão de O2 praticamente não afetou a espessura da camada de passivação. O crescimento de óxido de silício com presença de nitrogênio melhorou a qualidade do substrato e proporcionou a passivação similar ao encontrado com o processo com vazão de oxigênio padrão. Os resultados indicam que o processo de difusão de boro e de fósforo na mesma etapa térmica é eficaz e possibilita a produção de células solares bifaciais base n, com elevada bifacialidade e tempo de vida dos minoritários na base