Estudio y optimización de emisores fabricados mediante técnicas serigráficas para células solares

Resumen

La tesis analiza en profundidad la fabricación de emisores para células solares mediante la serigrafía de pastas dopantes de fósforo y boro y su difusión en horno de cinta calentado mediante lámparas infrarrojas s, centrándose en el estudio del perfil de impurezas, uniformidad y características recombinantes de los emisores, mediante medidas de resistencia de capa, perfilado SRA y medidas QSSPC y PCD, y completándose con la caracterización de células solares fabricadas con estos emisores, proporcionando, además, datos de resistencia de contacto y recombinación tras la metalización. Los emisores resultantes son bastante superficiales, aunque se ha constatado que es posible realizar emisores profundos y poco dopados mediante un único paso térmico, con tiempos de difusión compatibles con los que normalmente se utilizan en la industria. Se han obtenido corrientes de recombinación 0.5 pA/cm2 para ambos tipos de emisor y se ha demostrado que los emisores SP de fósforo hacen gettering. En el caso de los emisores de fósforo, se han obtenido resistencias de contacto alrededor de 5 m¿cm2 cuando se metalizan con pastas de plata. Y en lo que se refiere a los emisores de boro, se ha determinado que las pastas de plata-aluminio perforan el emisor, y que es necesario añadir silicio a estas pastas para evitar este daño. Con estas nuevas pastas se ha conseguido contactar los emisores de boro serigráfico con resistencias de contacto en el rango de 3 4 m¿cm2, manteniendo sus características recombinantes prácticamente invariables. Finalmente, para comprobar la viabilidad industrial de los emisores serigráficos, se han caracterizado células solares completas tanto industriales como de laboratorio, la mayor parte de éstas últimas fabricadas de forma íntegra en el TiM. Entre los resultados más destacables de las células fabricadas totalmente en el Instituto cabe señalar que se han conseguido células n+pp+ sobre sustrato Cz de tipo p, con emisor frontal de fósforo y BSF posterior de boro serigráficos con FF > 73 % y VOC > 604 mV, y células p+nn+ sobre sustrato Cz de tipo n con emisor frontal de boro serigráfico que proporcionan VOC > 605 mV, FF > 77 % y eficiencias por encima del 14 %, en ambos casos sin disponer de capa AR sobre los emisores, y con gran potencialidad para conseguir altas bifacialidades, por encima del 90 %, sobre sustratos de bajo espesor. Además, se ha comprobado que los emisores n+ serigráficos de fósforo muestran características recombinantes comparables a las de los emisores realizados mediante difusión en tubo de cuarzo a partir de fuente líquida de POCl3, mediante un análisis comparativo de células solares industriales fabricadas con ambos tipos de emisor en la planta de producción de Isofotón. Se ha observado que los emisores serigráficos muestran una mayor reflectividad, lo que se traduce en pérdidas en la corriente fotogenerada por las células. La solución pasa por mejorar la eliminación de los silicatos que crecen en la superficie de las muestras durante la difusión y la deposición de una capa AR apropiada. Y en lo que respecta a los emisores serigráficos de boro, se ha comprobado que resultan ser una excelente opción para la realización de células solares sobre sustrato n. El análisis de células solares fabricadas en el IES, con emisor de boro serigráfico realizado en el TiM ha conducido a eficiencias del 16 % sobre sustratos Cz tipo n de 4 ¿cm en células con BSF posterior de fósforo de tubo, pasivación, capa antirreflectante y metalización con contactos evaporados.