Otimização e comparação de processos para formação do campo retrodifusor com boro em células solares

• Ano de defesa: 2012
• Autor(a) principal: Pinto, Jaqueline Ludvig
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul; Faculdade de Engenharia; BR; PUCRS; Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Tecnologia de Materiais
• Palavras-chave em Português: ENGENHARIA DE MATERIAIS; CÉLULAS SOLARES; ENERGIA SOLAR; SISTEMAS FOTOVOLTAICOS; CNPQ::ENGENHARIAS
• Link de acesso: http://tede2.pucrs.br/tede2/handle/tede/3203

O objetivo desta tese foi desenvolver e comparar processos para a formação do campo retrodifusor e do emissor com boro em substratos de silício Czochralski (Si-Cz) tipo n e tipo p grau solar, bem como otimizar e analisar um processo de fabricação de células solares com estrutura n+pp+ e campo retrodifusor formado por boro. A região altamente dopada p+ foi formada pela deposição por spin-on dos dopantes líquidos PBF15 e PBF20 e posterior difusão em forno convencional. Verificou-se que com difusão a 900 °C foi possível obter a resistência de folha adequada para formar o emissor. Porém, para formar o campo retrodifusor a difusão deveria ser implementada a 1000 °C. Para as duas temperaturas avaliadas, a resistência de folha em substratos tipo n foi maior que em substratos tipo p, independente do tempo de difusão. Constatou-se que a difusão de boro, em geral, aumenta o tempo de vida dos portadores minoritários (τ) na base em amostras tipo p e diminui em substratos tipo n. Porém, como o valor do τ inicial é aproximadamente 150 % maior em amostras do tipo n que em tipo p, o valor médio após a difusão de boro é maior neste tipo de substrato. Os resultados são similares para os dois dopantes avaliados, sendo ligeiramente melhores para o dopante PBF20. O melhor valor de τ na base após a difusão de boro ocorreu para a temperatura de 1000 °C e tempo de difusão de 20 minutos, para os dois tipos de substratos. Na otimização do processo de fabricação, verificou-se que o tipo de gás na entrada das lâminas no tubo de quartzo para a difusão de fósforo influencia muito pouco na eficiência das células solares e que os melhores resultados foram encontrados para os tempos de oxidação de 30 minutos e 40 minutos.Para a temperatura de queima das pastas de metalização de 830 °C obteve-se a maior eficiência de 13,7 % para a velocidade de esteira de 200 cm/min, devido ao aumento no fator de forma. Constatou-se que a melhor eficiência foi obtida para a temperatura de difusão de fósforo de 920 °C. A eficiência obtida com o dopante PBF25 é um pouco maior que a obtida com dopante PBF20 devido à pequena diferença no fator de forma e na densidade de corrente de curto-circuito. A maior eficiência, de 14,1 % foi obtida com este dopante. A redução do percentual da área da malha de metalização na face posterior de 52,5 % para 9,4 %, praticamente não afeta o desempenho das células solares. Com o aumento da área das células solares de 4 cm2 para 61,58 cm2, a eficiência diminuiu de 14,2 % para 13,0 % devido ao decréscimo da densidade de corrente de curto-circuito. Células solares com campo retrodifusor de alumínio atingiram a eficiência de 15,4 % e apresentaram maior densidade de corrente de curto-circuito. As células desenvolvidas com campo retrodifusor de boro apresentaram tensão de circuito aberto maior, demonstrando que o campo retrodifusor nas células com região p+ formada com boro foi mais eficaz.