DESENVOLVIMENTO DE PROCESSOS INDUSTRIAIS DE FABRICAÇÃO DE CÉLULAS SOLARES BIFACIAIS EM SILÍCIO CZ PGETEMA Rita de Cássia da Costa Licenciada em Física.

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1 DESENVOLVIMENTO DE PROCESSOS INDUSTRIAIS DE FABRICAÇÃO DE CÉLULAS SOLARES BIFACIAIS EM SILÍCIO CZ PGETEMA Rita de Cássia da Costa Licenciada em Física Orientadora: Profa. Dra. Izete Zanesco Co-orientador: Prof. Dr. Adriano Moehlecke Dissertação de Mestrado submetida ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Tecnologia de Materiais da PUCRS PUCRS PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO GRANDE DO SUL PRÓ-REITORIA DE PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA E TECNOLOGIA DE MATERIAIS Faculdade de Engenharia, Faculdade de Física Faculdade de Química

2 SUMÁRIO 1.INTRODUÇÃO E JUSTIFICATIVAS 2.OBJETIVO 3.OBJETIVOS ESPECÍFICOS 4.A CÉLULA SOLAR BIFACIAL 5.DESENVOLVIMENTO DE PROCESSOS DE FABRICAÇÃO DE CÉLULAS SOLARES BIFACIAIS 6.EQUIPAMENTOS UTILIZADOS NO PROCESSO DE OXIDAÇÃO E DIFUSÃO 7.PROCESSOS DE FABRICAÇÃO DE CÉLULAS SOLARES BIFACIAIS COM ESTRUTURA n + pn + 8.RESULTADOS OBTIDOS NOS PROCESSOS A E B 9.PROCESSOS DE FABRICAÇÃO DE CÉLULAS SOLARES BIFACIAIS COM ESTRUTURA n + pp + (PROCESSOS C) 10.RESULTADOS OBTIDOS NOS PROCESSOS C

3 SUMÁRIO 11.PROCESSOS DE FABRICAÇÃO DE CÉLULAS SOLARES BIFACIAIS COM ESTRUTURA n + pp + (PROCESSOS D) 12.RESULTADOS OBTIDOS NOS PROCESSOS D 13.ANÁLISE E CONCLUSÕES 14.SUGESTÕES DE CONTINUIDADE

4 1. INTRODUÇÃO E JUSTIFICATIVAS VANTAGENS DOS SISTEMAS FOTOVOLTAICOS Fonte renovável. Fonte renovável. Modular. Modular. Baixos custos de manutenção. Baixos custos de manutenção. Vida útil longa. Vida útil longa. De grande importância para De grande importância para instalações em lugares instalações em lugares desprovidos de rede elétrica. desprovidos de rede elétrica. Matéria prima abundante no Matéria prima abundante no planeta. planeta. A EVOLUÇÃO DO MERCADO LIGADO À PRODUÇÃO DE MÓDULOS FOTOVOLTAICOS

5 2. OBJETIVO O objetivo deste trabalho centrou-se no desenvolvimento de processos para a fabricação de células solares bifaciais industriais, com metalização por serigrafia em lâminas de silício Czochralski (Si-Cz) do tipo p. Foram desenvolvidos dispositivos com as estruturas n + pn + e n + pp +.

6 3. OBJETIVOS ESPECÍFICOS Desenvolvimento de células solares n + pn + com e sem campo retrodifusor seletivo de Al.Desenvolvimento de células solares n + pn + com e sem campo retrodifusor seletivo de Al. Análise da influência do filme antirreflexo na metalização na face pn +.Análise da influência do filme antirreflexo na metalização na face pn +. Desenvolvimento de células solares n + pp +, com difusão de boro por BBr 3 a 1000  C e 900  C.Desenvolvimento de células solares n + pp +, com difusão de boro por BBr 3 a 1000  C e 900  C. Desenvolvimento de células solares n + pp +, com difusão de boro por deposição do dopante por spin-on.Desenvolvimento de células solares n + pp +, com difusão de boro por deposição do dopante por spin-on. Análise da difusão de boro e oxidação no mesmo processo térmico.Análise da difusão de boro e oxidação no mesmo processo térmico. Análise da influência da espessura do dopante depositado por spin-on.Análise da influência da espessura do dopante depositado por spin-on.

7 4. A CÉLULA SOLAR BIFACIAL ESTRUTURA DE UMA CÉLULA SOLAR BIFACIAL

8 5. DESENVOLVIMENTO DE PROCESSOS DE FABRICAÇÃO DE CÉLULAS SOLARES BIFACIAIS 5.1. Processos de Fabricação de Células Solares Bifaciais com Estrutura n + pn + : com Estrutura n + pn + : Sem BSF de Al Seletivo – Processo A: Sem BSF de Al Seletivo – Processo A: A 1 - Temperatura de queima da pasta A 1 - Temperatura de queima da pasta A 2 - Metalização antes do AR na posterior A 2 - Metalização antes do AR na posterior Com BSF de Al Seletivo – Processo B: Com BSF de Al Seletivo – Processo B: B 1 - Ag/Al e Ag na face posterior B 1 - Ag/Al e Ag na face posterior B 2 - Al e Ag na face posterior B 2 - Al e Ag na face posterior B 3 - AR frontal antes do BSF B 3 - AR frontal antes do BSF B 4 - AR frontal após o BSF B 4 - AR frontal após o BSF

9 5. DESENVOLVIMENTO DE PROCESSOS DE FABRICAÇÃO DE CÉLULAS SOLARES BIFACIAIS 5.2. Processos de Fabricação de Células Solares Bifaciais com Estrutura n + pp + : Formação da Região p + : BBr 3 - Processo C: BBr 3 - Processo C: C A- Difusão de boro a 1000 °C. C A- Difusão de boro a 1000 °C. C B - Difusão de boro a 900 °C. C B - Difusão de boro a 900 °C. PBF20 - Processo D: PBF20 - Processo D: D A - Influência da oxidação na proteção do emissor. proteção do emissor. D B - Difusão de boro e oxidação no mesmo processo térmico. no mesmo processo térmico. D C - Influência da espessura do dopante na eficiência do dopante na eficiência da célula. da célula.

10 6. EQUIPAMENTOS UTILIZADOS NO PROCESSO DE OXIDAÇÃO E DIFUSÃO FORNOS CONVENCIONAIS FORNO BRUCE FORNO TYSTAR

11 7. PROCESSOS DE FABRICAÇÃO DE CÉLULAS SOLARES BIFACIAIS COM ESTRUTURA n + pn + PROCESSO A PROCESSO B

12 PROCESSOS B1 E B2 PROCESSOS B3 E B4 AR duas faces Al posterior Ag Frontal Ag posterior Al/Ag posterior AR frontal Al posterior AR posterior Ag frontal Al/Ag posterior B1 B2 B4 AR frontal Al posterior AR posterior Ag frontal Al/Ag posterior B3 7. PROCESSOS DE FABRICAÇÃO DE CÉLULAS SOLARES BIFACIAIS COM ESTRUTURA n + pn +

13 8. RESULTADOS OBTIDOS NOS PROCESSOS A E B PROCESSOS A: FACE FRONTAL T Q (  C) Voc (mV)Jsc (mA/cm²)FF  (%) 880344 ± 1830,3 ± 0,30,478 ± 0,0155,0 ± 0,4 930409 ± 1128,1 ± 0,40,460 ± 0,0205,3 ± 0,4 FACE POSTERIOR T Q (  C) Voc (mV)Jsc (mA/cm²)FF  (%) 880239 ± 174,3 ± 0,10,49 ± 0,040,5 ± 0,1 930277 ± 74,0 ± 0,10,48 ± 0,060,5 ± 0,1 Valores Médios Processo A1 FACE FRONTAL T Q (  C) Voc (mV)Jsc (mA/cm²)FF  (%) 880391 ± 1428 ± 30,496 ± 0,0115,4 ± 0,9 FACE POSTERIOR T Q (  C) Voc (mV)Jsc (mA/cm²)FF  (%) 880302 ± 263,7 ± 0,50,53 ± 0,050,6 ± 0,2 Valores Médios Processo A2

14 8. RESULTADOS OBTIDOS NOS PROCESSOS A E B PROCESSOS B: FACE FRONTAL CélulaVoc (mV)Jsc (mA/cm²)FF  (%) B1220 ± 8025 ± 50,31 ± 0,051,9 ± 1,1 B236 ± 910 ± 30,247 ± 0,0090,12 ± 0,04 FACE POSTERIOR CélulaVoc (mV)Jsc (mA/cm²)FF  (%) B180 ± 403,3 ± 0,20,284 ± 0,0270,1 ± 0,1 B211 ± 22,5 ± 0,50,242 ± 0,0080,0 Valores Médios Processo B1 e B2

15 FACE FRONTAL T Q (  C) Voc (mV)Jsc (mA/cm²)FF  (%) 880506 ± 130,7 ± 0,10,720 ± 0,01111,2 ± 0,1 900517 ± 330,6 ± 0,20,712 ± 0,00511,3 ± 0,2 FACE POSTERIOR T Q (  C) Voc (mV)Jsc (mA/cm²)FF  (%) 880449 ± 114,0 ± 0,00,719 ± 0,0081,2 ± 0,1 900454 ± 53,5 ± 0,10,712 ± 0,0031,2 ± 0,1 8. RESULTADOS OBTIDOS NOS PROCESSOS A E B PROCESSOS B: Valores Médios Processo B3 FACE FRONTAL T Q (  C) Voc (mV)Jsc (mA/cm²)FF  (%) 880516 ± 431,0 ± 0,10,706 ± 0,00911,3 ± 0,2 900512 ± 430,7 ± 0,20,658 ± 0,02210,4 ± 0,4 FACE POSTERIOR T Q (  C) Voc (mV)Jsc (mA/cm²)FF  (%) 880454 ± 33,5 ± 0,10,706 ± 0,0031,1 ± 0,1 900448 ± 73,5 ± 0,00,690 ± 0,0171,1 ± 0,0 Valores Médios Processo B4

16 9. PROCESSOS DE FABRICAÇÃO DE CÉLULAS SOLARES BIFACIAIS COM ESTRUTURA n + pp + PROCESSOS C: BBr 3 PROCESSOS C: BBr 3 Processo C A Difusão de boro a 1000 °C Processo C A - Difusão de boro a 1000 °C C A1- Influência da concentração de boro C A1- Influência da concentração de boro C A2 - Ordem das difusões C A2 - Ordem das difusões C A3 - Temperatura de difusão de POCl 3 C A3 - Temperatura de difusão de POCl 3 Processo C B - Difusão de boro a 900 °C Processo C B - Difusão de boro a 900 °C C B1- Concentração de boro 0,07 % C B1- Concentração de boro 0,07 % C B2- Concentração de boro 0,1 % C B2- Concentração de boro 0,1 % C B3- Concentração de boro 0,15 % C B3- Concentração de boro 0,15 %

17 10. RESULTADOS OBTIDOS NOS PROCESSOS C PROCESSOS C: BBr 3 Processo C A - Difusão de boro a 1000 °C C A1 - Influência da concentração de boro C A1 - Influência da concentração de boro FACE FRONTAL BBr 3 (%) Células Voc (mV) Jsc (mA/cm 2 ) FF  (%) 0,07 A1-29/07/0857029,30,72812,2 A2-29/07/0853730,20,5268,5 Média 554  1629,8  0,90,63  0,1010,4  1,8 0,1 A1-14/08/0855127,00,72110,7 A2-14/08/0854129,00,70911,1 Média 546  528  1,00,715  0,00610,9  0,2 FACE POSTERIOR 0,07 A1-29/07/0855012,90,7565,4 A2-29/07/084763,70,6171,1 Média 510  408  50,69  0,073,3  2,1 0,1 A1-14/08/0853011,00,7464,4 A2-14/08/0851610,10,7433,9 Média 523  710,6  0,40,745  0,0014,2  0,2

18 10. RESULTADOS OBTIDOS NOS PROCESSOS C PROCESSOS C: BBr 3 Processo C A - Difusão de boro a 1000 °C C A2 - Ordem das difusões FACE FRONTAL DifusãoVoc (mV)Jsc (mA/cm 2 )FF  (%) 1  boro 554  17 29,8  0,5 0,630  0,10 10,4  1,9 1  Fósforo 535  20 22,9  1,2 0,705  0,007 8,6  0,7 FACE POSTERIOR DifusãoVoc (mV)Jsc (mA/cm 2 )FF  (%) 1  boro 510  40 8  5 0,687  0,07 3,3  2,2 1  Fósforo 520  40 12  10 0,733  0,018 5  4

19 10. RESULTADOS OBTIDOS NOS PROCESSOS C PROCESSOS C: BBr 3 Processo C A Difusão de boro a 1000 °C Processo C A - Difusão de boro a 1000 °C Temperatura de difusão de POCl 3 C A3 - Temperatura de difusão de POCl 3 FACE FRONTAL T D (  C) Voc (mV)Jsc (mA/cm 2 )FF  (%) 875 541  230,4  0,20,609  0,02410,0  0,4 900 546  528,0  1,00,715  0,00610,9  0,2 FACE POSTERIOR FACE POSTERIOR T D (  C) Voc (mV)Jsc (mA/cm 2 )FF  (%) 875 510  78,4  1,50,721  0,0063,1  0,6 900 523  710,6  0,40,745  0,0014,2  0,3

20 10. RESULTADOS OBTIDOS NOS PROCESSOS C PROCESSOS C: BBr 3 Processo C B Difusão de boro a 900 °C Processo C B - Difusão de boro a 900 °C C B1 Concentração de boro 0,07 % C B1 - Concentração de boro 0,07 % FACE FRONTAL T Q (°C)Voc (mV)Jsc (mA/cm 2 )FF  (%) 860 557  332,4  0,70,615  0,02411,1  0,4 880 548  132,5  0,20,602  0,00610,7  0,1 890 545  231,7  0,20,603  0,01210,4  0,3 FACE POSTERIOR T Q (°C)Voc (mV)Jsc (mA/cm 2 )FF  (%) 860 544  619,1  1,40,660  0,0276,9  0,7 880 533  116,1  0,30,677  0,0045,8  0,1 890 527  314,3  0,70,680  0,0165,1  0,3

21 10. RESULTADOS OBTIDOS NOS PROCESSOS C PROCESSOS C: BBr 3 Processo C B - Difusão de boro a 900 °C Processo C B - Difusão de boro a 900 °C C B2 - Concentração de boro 0,1 % FACE FRONTAL T Q (°C)Voc (mV)Jsc mA/cm 2 )FF  (%) 840 547  831,3  0,50,644  0,00411,0  0,4 850 544  729,6  2,90,616  0,0029,9  0,9 860 550  3031,9  2,00,59  0,1211,0  3,0 870 530  3030,5  1,80,56  0,119,3  2,5 FACE POSTERIOR T Q (°C)Voc (mV)Jsc (mA/cm 2 )FF  (%) 840 518  1411,2  1,20,68  0,054,0  0,8 850 511  2011  50,62  0,053,7  1,8 860 460  17013  80,61  0,175,0  3,0 870 440  1809  50,590  0,1402,8  2,1

22 10. RESULTADOS OBTIDOS NOS PROCESSOS C PROCESSOS C: BBr 3 Processo C B Processo C B - Difusão de boro a 900 °C Concentração de boro 0,1 % C B2 - Concentração de boro 0,1 % CURVA Jsc- Voc DA CÉLULA SOLAR BIFACIAL DE MELHOR EFICIÊNCIA COM DOPANTE BBr 3

23 10. RESULTADOS OBTIDOS NOS PROCESSOS C Processo C B Difusão de boro a 900 °C Processo C B - Difusão de boro a 900 °C PROCESSOS C: BBr 3 C B3 - Concentração de boro 0,15 % FACE FRONTAL T Q (°C)Voc (mV)Jsc (mA/cm 2 )FF  (%) 850 541  1030,9  1,20,627  0,01110,5  0,7 860 536  830,6  0,80,596  0,0169,8  0,6 870 536  630,0  0,70,605  0,0089,7  0,5 88053029,50,5658,9 FACE POSTERIOR T Q (°C)Voc (mV)Jsc (mA/cm 2 )FF  (%) 850 506  2410  60,69  0,033,4  2,1 860 498  259  50,640  0,052,9  1,7 870 502  148,2  2,50,687  0,0042,8  0,9 8804845,10,7121,8

24 PROCESSOS D: PBF20 ESQUEMA DO PROCESSO DE FABRICAÇÃO DE CÉLULAS SOLARES BIFACIAIS COM O DOPANTE PBF20 PARA FORMAR A REGIÃO P + Processo D A - Influência da oxidação para a proteção do emissor. D A1 - Resultados obtidos na caracterização de células solares bifaciais com o processo de oxidação após difusão de boro. D A2 - Resultados obtidos na caracterização de células solares bifaciais sem o processo de oxidação após difusão de boro. 11. PROCESSOS DE FABRICAÇÃO DE CÉLULAS SOLARES BIFACIAIS COM ESTRUTURA n + pp +

25 PROCESSOS D: PBF20 Processo D B -Difusão de boro e oxidação no mesmo processo térmico Processo D B - Difusão de boro e oxidação no mesmo processo térmico PROCESSO COM SUPRESSÃO DE ETAPAS E QUEIMA COM DUAS TEMPERATURAS DIFERENTES. 11. PROCESSOS DE FABRICAÇÃO DE CÉLULAS SOLARES BIFACIAIS COM ESTRUTURA n + pp +

26 PROCESSOS D: PBF20 C Influência da espessura do dopante na eficiência da célula. Processo D C - Influência da espessura do dopante na eficiência da célula. D C1 -. D C1 - Comparação entre células solares com uma camada de dopante e com duas camadas de dopante. D C2 - D C2 - Análise da posição da célula no processo de secagem do dopante dentro da estufa. 11. PROCESSOS DE FABRICAÇÃO DE CÉLULAS SOLARES BIFACIAIS COM ESTRUTURA n + pp +

27 12. RESULTADOS OBTIDOS NOS PROCESSOS D PROCESSOS D: PBF20 Processo D A - Influência da oxidação para a proteção do emissor D A1 - Resultados obtidos na caracterização de células solares bifaciais com o processo de oxidação após difusão de boro D A1 - Resultados obtidos na caracterização de células solares bifaciais com o processo de oxidação após difusão de boro. FACE FRONTAL CélulasVoc (mV)Jsc (mA/cm²)FF  (%) A1-28/10/0857634,30,67613,4 A2-28/10/0855133,40,62011,4 A3-28/10/0855033,40,59511,0 A4-28/10/0857334,90,64512,9 Média 563  1434,0  0,70,63  0,0312,1  1,2 FACE POSTERIOR A1-28/10/0856624,00,6909,4 A2-28/10/0852919,30,6026,1 A3-28/10/0852218,40,5635,4 A4-28/10/0855823,60,6538,6 Média 544  2221,3  2,90,63  0,067,4  1,9

28 12. RESULTADOS OBTIDOS NOS PROCESSOS D PROCESSOS D: PBF20 Processo D A - Influência da oxidação para a proteção do emissor D A2 - Resultados obtidos na caracterização de células solares bifaciais sem o processo de oxidação após difusão de boro. D A2 - Resultados obtidos na caracterização de células solares bifaciais sem o processo de oxidação após difusão de boro. FACE FRONTAL CélulaVoc (mV)Jsc (mA/cm²)FF  (%) B1-28/10/0856529,00,61610,1 B2-28/10/0855533,20,63611,7 B3-28/10/0856733,50,68113,0 Média 562  631,9  2,50,64  0,0311,6  1,5 FACE POSTERIOR CélulaVoc (mV)Jsc (mA/cm²)FF  (%) B1-28/10/0855120,20,6146,8 B2-28/10/0853919,30,6576,8 B3-28/10/0855320,90,7088,2 Média 548  820,1  0,80,66  0,057,3  0,8

29 12. RESULTADOS OBTIDOS NOS PROCESSOS D PROCESSOS D: PBF20 Processo D A - Influência da oxidação para a proteção do emissor CURVA Jsc-Voc MELHOR EFICIÊNCIA COM DOPANTE PBF20 D A1 - Célula com oxidação após difusão D A1 - Célula com oxidação após difusão D A2 - Célula sem oxidação após difusão D A2 - Célula sem oxidação após difusão

30 12. RESULTADOS OBTIDOS NOS PROCESSOS D PROCESSOS D: PBF20 Processo D B -Difusão de boro e oxidação no mesmo processo térmico. Processo D B - Difusão de boro e oxidação no mesmo processo térmico. FACE FRONTAL T Q (°C)Voc (mV)Jsc (mA/cm 2 )FF  (%) 850 58034,50,69113,8 56733,80,67913,0 56833,90,65912,7 56734,40,65412,8 Média 570  634,2  0,40,671  0,01713,1  0,5 FACE POSTERIOR 850 565,4121,60,7288,9 550,6919,50,7277,8 554,1120,40,7027,9 553,5320,50,6997,9 Média 556  620,5  0,90,714  0,0168,1  0,5

31 12. RESULTADOS OBTIDOS NOS PROCESSOS D PROCESSOS D: PBF 20 B Processo D B - Difusão de boro e oxidação no mesmo processo térmico. FACE FRONTAL FACE FRONTAL T Q (°C) Voc (mV)Jsc (mA/cm 2 )FF  (%) 860 57434,80,68313,6 57935,00,68914,0 57435,10,67813,7 58834,80,70014,3 Média 579  734,9  0,20,687  0,010 13,9  0,3 FACE POSTERIOR 860 56120,90,7088,3 56722,20,7169,0 56323,60,7059,4 57825,80,72810,9 Média 567  7 23,1  2,10,714  0,0109,4  1,1

32 12. RESULTADOS OBTIDOS NOS PROCESSOS D PROCESSOS D: PBF 20 B Processo D B - Difusão de boro e oxidação no mesmo processo térmico. MELHOR CÉLULA BIFACIAL FABRICADA COM REDUÇÃO DE ETAPAS E DOPANTE PBF20 Eficiência frontal: 14,3 % Eficiência posterior10,9 % Eficiência posterior: 10,9 %

33 PROCESSOS D: PBF20 12. RESULTADOS OBTIDOS NOS PROCESSOS D Processo D C -Influência da espessura do dopante na eficiência da célula. Processo D C - Influência da espessura do dopante na eficiência da célula. D C1 - Comparação entre células solares com uma camada e com duas camadas de dopante. D C1 - Comparação entre células solares com uma camada e com duas camadas de dopante. FACE FRONTAL FilmeVoc (mV)Jsc (mA/cm 2 )FF  (%) Simples 57133,10,54610,3 57131,50,5299,5 Média 571  132,3  1,10,538  0,0129,9  0,6 Dupla 57334,30,64312,6 57434,90,65713,2 Média 573  134,6  0,40,650  0,01012,9  0,4 FACE POSTERIOR Simples 55521,10,4995,8 55520,90,4965,7 Média 555  021,0  0,20,498  0,0025,8  0,1 Dupla 56424,50,6619,1 56425,20,6799,6 Média 564  024,8  0,50,670  0,0139,4  0,4

34 12. RESULTADOS OBTIDOS NOS PROCESSOS D PROCESSOS D: PBF 20 D C2 - Análise da posição da célula no processo de secagem do dopante PBF20 dentro da estufa. FACE FRONTAL FilmeSecagemVoc (mV)Jsc (mA/cm 2 )FF  (%) Simples Vertical 57133,10,54610,3 57131,50,5299,5 Média 571  132,3  1,10,538  0,0129,9  0,6 Horizontal 57232,70,59011,0 57234,40,66513,1 Média 572  033,6  1,20,63  0,05 12,1  1,5 FACE POSTERIOR Simples Vertical 55521,10,4995,8 55520,90,4965,7 Média 555  021,0  0,20,498  0,025,8  0,1 Horizontal 55821,40,5716,8 55821,30,6938,3 Média 558  021,4  0,10,63  0,097,5  1,0 Processo D C -Influência da espessura do dopante na eficiência da célula. Processo D C - Influência da espessura do dopante na eficiência da célula.

35 12. RESULTADOS OBTIDOS NOS PROCESSOS D PROCESSOS D: PBF 20 D C2 - Análise da posição da célula no processo de secagem do dopante PBF20 dentro da estufa. Processo D C -Influência da espessura do dopante na eficiência da célula. Processo D C - Influência da espessura do dopante na eficiência da célula. FACE FRONTAL FilmeSecagem Voc (mV) Jsc (mA/cm 2 ) FF  (%) Duplo Vertical 57334,30,64312,6 57434,90,65713,2 Média 573  134,6  0,40,650  0,01012,9  0,4 Horizontal 57334,50,67313,3 55833,30,61311,4 Média 565  1133,9  0,80,64  0,0412,3  1,3 FACE POSTERIOR Duplo Vertical 56424,50,6619,1 56425,20,6799,6 Média 564  024,8  0,50,670  0,0139,4  0,4 Horizontal 56524,60,6959,6 54423,20,6007,6 Média 554  1523,9  0,90,65  0,078,6  1,5

36 13. ANÁLISE E CONCLUSÕES Para células solares com estrutura n + pn + sem a formação de BSF seletivo de Al, verificou-se que a deposição de Al/Ag na face posterior sobre ou sob o filme AR não afeta os resultados. A eficiência máxima alcançada foi de 6,1 % e 0,8 %. Para células solares com a mesma estrutura com a formação de BSF seletivo de Al, verificou-se que a pasta de Al deve ser depositada diretamente sobre o substrato de Si. A melhor temperatura de queima das pastas de metalização e difusão de Al simultâneas foi de 880  C. A melhor eficiência obtida foi de 11,5 % e 1,2 %. Nas células solares com estrutura n + pp + a região posterior foi formada com boro. Nos processos obtidos a 1000  C e BBr 3 os valores encontrados para as concentrações 0,1 % e 0,07 % são similares, sendo que a melhor célula apresentou eficiência de 12,2 % e 5,4 % na concentração de 0,1% de dopante, também os parâmetros elétricos são mais uniformes com esta concentração.

37 13. ANÁLISE E CONCLUSÕES Constatou-se que quanto a ordem de difusão, a célula de melhor eficiência 12,2 % e 5,4 %, ocorreu quando se difundiu fósforo antes do boro. A bifacialidade desta célula foi de 0,44 % ainda muito baixo. Quando se difundiu primeiro boro a bifacialidade foi de 0,89 % porém a melhor célula resultou em eficiência de 9,3 % e 8,5 %. Analisando os resultados das concentrações 0,07 %, 0,1 % e 0,15 % com difusão de BBr 3 a 900  C a melhor célula obteve 12,8 % e 8,4 % de eficiência em 0,1 % de dopante no ambiente. Para as concentrações 0,07 % e 0,15 % a melhor temperatura d equeima foi a 850  C e para a concentração de 0,1 % pode-se produzir melhores células nas temperaturas de queima de 840  e 860  C. Com dopante PBF20 depositado por spin-on as médias encontradas 12,1 % e 7,4 % são similares as encontradas com BBr 3 (12,8 % e 8,4 %). A melhor célula com PBF20 foi 13,4 % e 9,4 %, frontal e posterior respectivamente.

38 13. ANÁLISE E CONCLUSÕES Os melhores valores de Jsc e Voc na face frontal com PBF20 foram superiores aos obtidos na difusão de BBr 3. A difusão de boro e oxidação no mesmo passo térmico obteve a melhor célula com eficiência de 14,3 % e 10,9 %. A melhor temperatura de queima de pasta metálica é de 860  C, também os melhores valores de Jsc, Voc e FF. A eficiência de todas as células deste processo foi superior a 13,6 % na face frontal. A eficiência média foi de 13,9 % e 9,4 %. As céluas com um único filme de dopante atingiram melhores resultados quando secas em estufa na posição horizontal. As células com duplo filme as médias são similares quanto a posição de secagem com uma leve tendência para a posição vertical.

39 13. ANÁLISE E CONCLUSÕES Desta análise de processamento de células solares industriais em substratos de Si-Cz com 62 cm2 de área, conclui-se que a formação da região p + com o dopante PBF20, depositado por spin-on e difusão em forno convencional possibilita a redução de passos térmicos, com difusão do boro e oxidação no mesmo processo térmico. Com este processo, foram fabricadas as células bifaciais com maior eficiência, de 14,3 % e 10,9 %, para a face frontal e posterior. Este resultado é muito próximo ao melhor valor publicado para este tipo de metalização e substrato, cuja eficiência é de 14,6 % e 13 %.

40 Como continuidade deste trabalho sugere-se otimizar as resistências de folha das regiões dopadas e da malha de metalização das regiões dopadas, por simulação e experimentalmente. Também se sugere a otimização experimental da passivação das superfícies, principalmente da região p +. Outro ponto a ser estudado é a redução de passos térmicos para reduzir o custo do processo bem como desenvolver um processo para substratos de Si-FZ. As lâminas tipo n de Si-FZ são de melhor qualidade, com potencial de obter células solares de alta eficiência. Portanto, para a estrutura n + np + será desenvolvido o processo completo, com foco na otimização das regiões dopadas e na passivação das superfícies. 13. SUGESTÕES DE CONTINUIDADE

41 DESENVOLVIMENTO DE PROCESSOS INDUSTRIAIS DE FABRICAÇÃO DE CÉLULAS SOLARES BIFACIAIS EM SILÍCIO CZ PGETEMA Rita de Cássia da Costa Licenciada em Física Orientadora: Profa. Dra. Izete Zanesco Co-orientador: Prof. Dr. Adriano Moehlecke Dissertação de Mestrado submetida ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Tecnologia de Materiais da PUCRS PUCRS PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO GRANDE DO SUL PRÓ-REITORIA DE PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA E TECNOLOGIA DE MATERIAIS Faculdade de Engenharia, Faculdade de Física Faculdade de Química