Abstract
O Sol é fonte de energia renovável e o seu uso para produzir energia elétrica é uma das alternativas promissoras para enfrentar os desafios energéticos e ambientais do novo milênio. O silício é o segundo elemento mais abundante da Terra. Este material semicondutor é largamente usado na indústria de células solares e dispositivos de microeletrônica e permite a fabricação de dispositivos de alta durabilidade. O silício cristalino tipo n vem despertando o interesse mundial por apresentar menor degradação e maior tempo de vida dos portadores minoritários quando comparado com silício tipo p. O objetivo deste trabalho está centrado no desenvolvimento de um processo de fabricação industrial de células solares p+nn+, pseudoquadradas de 80 mm x 80 mm, em silício crescido por fusão zonal flutuante (Si-FZ) tipo n, com metalização por serigrafia. A região p+ foi produzida a partir de dopante com boro depositado por spin-on e difusão a alta temperatura em forno convencional com tubo de quartzo. A dopagem com boro foi otimizada considerando as características elétricas das células solares. O método consistiu em variar a temperatura de difusão de 900 ºC a 1020 ºC e tempo de difusão do processo de 10 min a 40 min. O processo de passivação de superfície foi avaliado utilizando SiO2 o que demonstrou não ser eficaz para o tipo de célula solar deste trabalho. Os melhores dispositivos foram fabricados com difusão de boro a 1000 ºC por 30 min, sem passivação de superfície, atingindo-se a eficiência de 14,6 %.
Highlights
A produção mundial de células e módulos fotovoltaicos cresceu a taxas de 40 % a 60 % na última década e em 2010 foram produzidos mais de 27 GW em células solares, sendo que em 86 % destas eram usadas lâminas de silício cristalino [1]
LIBAL et al [6] desenvolveram células solares de 2 cm x 2 cm com eficiência de 16,1 %, com junção frontal formada pela difusão de boro
Um resultado importante foi obtido por MIHAILETCHI et al [3] em células solares de 140 cm2 de área processadas em lâminas finas de Si-FZ tipo n, com difusão de boro para formar o emissor frontal
Summary
A produção mundial de células e módulos fotovoltaicos cresceu a taxas de 40 % a 60 % na última década e em 2010 foram produzidos mais de 27 GW em células solares, sendo que em 86 % destas eram usadas lâminas de silício cristalino [1]. Um resultado importante foi obtido por MIHAILETCHI et al [3] em células solares de 140 cm de área processadas em lâminas finas de Si-FZ tipo n, com difusão de boro para formar o emissor frontal. Em lâminas de Si-Mc, tipo n, MIHAILETCHI et al [9] fabricaram dispositivos de 156 cm de área com eficiência de 16,4 %, com difusão simultânea de boro e fósforo, para formar o emissor frontal e a região de campo retrodifusor ou BSF (back surface field). Outro tipo de célula solar estudada para substratos tipo n é a estrutura n+np+, isto é, com junção na face posterior e o campo retrodifusor frontal formado por fósforo [11, 12]. A área das células solares p+nn+ é de 61,58 cm, com malha metálica obtida por serigrafia e região de campo retrodifusor formada com difusão de fósforo a partir de POCl3
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