Otimização do emissor n+ e da metalização por deposição química para células solares industriais

• Ano de defesa: 2006
• Autor(a) principal: Ramos, Canan Rodrigues
• Orientador(a): Zanesco, Izete
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Tecnologia de Materiais
• Departamento: Faculdade de Engenharia
• País: BR
• Palavras-chave em Português: ENGENHARIA DE MATERIAIS; ENERGIA SOLAR; CÉLULAS SOLARES
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS
• Link de acesso: http://tede2.pucrs.br/tede2/handle/tede/3126

O Sol é uma fonte inesgotável de energia e fornece seis vezes mais energia do que o consumo anual mundial. Sendo assim, seria possível substituir todo o potencial de recursos fósseis pelos recursos solares. O dispositivo que converte energia solar em elétrica é a célula solar. Os objetivos desta dissertação foram implementar e otimizar o processo para obtenção do emissor n+, o processo de gettering bem como a metalização por deposição química sem eletrodos em substrato de silício Czochralski, tipo p. Para isso foram otimizadas, por meio de simulações, a regiões frontal e posterior, constatando-se que é possível obter dispositivos de até 18% de eficiência, para metalizações realizadas por electroless com região n+ de resistência de folha de 114 Ohms/a 148 Ohms/. Esta região n+ foi implantada em fornos convencionais, empregando o dopante líquido Phosphorus Film P509, fornecido pela Filmtronics, depositado pela técnica de spin-on. Foram alcançadas resistências de folha de 50 Ohms/a 150 Ohms/, para temperaturas variando de 700°C a 800°C e tempo de difusão de 5 min a 15 min. Os valores são próximos aos resultados das simulações, para a obtenção de células de alta eficiência. Os mecanismos de gettering por fósforo foram estudados e avaliados dentro dos mesmos intervalos de tempo e temperatura utilizados para obter o emissor n+. Estes mecanismos são efetivos, apresentando um aumento no tempo de vida dos portadores minoritários de até 400%, para a temperatura de 800°C durante 15 minutos. Neste caso, a resistência de folha é 80 Ohms. A metalização por deposição química sem eletrodos, electroless, para níquel, cobre e prata foi desenvolvida para uma estrutura n+pp+. O processo de fotolitografia e ativação superficial foram implementados para otimizar o tempo e a temperatura de imersão nas soluções. Foram obtidas espessuras de trilhas da malha metálica da ordem de 10 micrômetros e a resistência elétrica da estrutura de medida de 3 mm de comprimento é de 0,5 Ohms. O fator de forma das células solares fabricadas é 0,50, devido a problemas de resistência série. A tensão de circuito aberto varia entre 525 mV a 545 mV, e é limitada principalmente pelo baixo tempo de vida de portadores minoritários. A densidade de corrente de curto-circuito é 30 mA/cm2, para dispositivos sem filme anti-reflexo. Com a malha metálica formada por electroless, os protótipos de células apresentaram eficiência de 10%, similar à eficiência das células solares com metalização por evaporação de prata seguida da deposição por electroless.