Made available in DSpace on 2015-04-14T13:58:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 429509.pdf: 1709530 bytes, checksum: 382afaa2fdbfe7828c131a0990c2e43c (MD5) Previous issue date: 2011-01-26 / A energia solar fotovoltaica baseada na convers?o direta da energia solar em el?trica pode ser uma alternativa para a diversifica??o da matriz energ?tica. O objetivo deste trabalho est? centrado no desenvolvimento e na an?lise da deposi??o de pasta de Al por serigrafia e queima/difus?o em forno de esteira para a forma??o de campo retrodifusor em l?minas de Si monocristalino. A difus?o de Al foi implementada em dois diferentes processos. Foi realizada a difus?o/queima da pasta Al e queima da pasta de Ag em passos independentes e, queima/difus?o das pastas em passo simult?neo. Com o primeiro processo produziram-se c?lulas com efici?ncia m?dia (ηm?dia) de 11,5 % e m?xima de 12,0 %, mas com problemas de forma??o de aglomerados de Al na superf?cie posterior. Com o segundo processo, os melhores resultados foram para temperatura de queima/difus?o de 860 ?C e velocidade de esteira (VE) de 150 cm/min e para temperatura de 890 ?C e VE de 180 cm/min. Para o primeiro par de par?metros, a ηm?dia foi de 12,4 % e a m?xima de 12,8 %. Para o segundo, o valor da ηm?dia foi de 12,5 % e o m?ximo de 12,6 %. Considerando a temperatura de 900 ?C e VE de 190 cm/min, a ηm?dia foi de 12,4 %. Observou-se que o comprimento de difus?o dos portadores minorit?rios foi menor que a espessura das l?minas de sil?cio utilizadas neste trabalho. As tens?es de circuito aberto ficaram da ordem de 30 mV menor do que c?lulas solares similares fabricadas no NT-Solar que usaram Al de alta pureza depositado por evapora??o em alto v?cuo, indicando que os processos realizados produzem um BSF de baixa qualidade.

Made available in DSpace on 2015-04-14T13:58:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 430141.pdf: 18949204 bytes, checksum: f61cc5ef0611744de4cd8b7f58b9f3d1 (MD5) Previous issue date: 2011-01-26 / A produ??o de energia el?trica diretamente a partir da convers?o da energia solar, denominada de energia solar fotovoltaica, ganha destaque pelo baixo impacto ambiental. O principal dispositivo desta tecnologia ? a c?lula solar, sendo o material mais utilizado o sil?cio. As c?lulas solares s?o associadas eletricamente e encapsuladas com a finalidade de formar o m?dulo fotovoltaico. Os objetivos desta tese est?o centrados na otimiza??o, no desenvolvimento e na an?lise de c?lulas solares n+np+ em Si-FV-FZ, tipo n, com emissor posterior p+ formado pela difus?o de pasta de alum?nio em forno de esteira. A otimiza??o por simula??o de uma c?lula solar ? uma etapa importante que precede o desenvolvimento do dispositivo. Nesta etapa, al?m de utilizar o programa computacional PC-1D foi criado um programa na linguagem Visual Basic, denominado MonoCel. Para a simula??o de c?lulas solares com malha de metaliza??o formada por evapora??o em alto v?cuo obteve-se a efici?ncia de 16,8 %, valor 1 % absoluto maior que para o caso da malha de metaliza??o ser formada por serigrafia, que foi de 15,8 %. A partir dos resultados das simula??es, constatou-se que o processo para fabrica??o de c?lulas solares com metaliza??o por serigrafia pode ser mais vi?vel que a evapora??o em alto v?cuo, pois a diferen?a na efici?ncia n?o ? elevada e a t?cnica ? relativamente mais simples. A otimiza??o experimental do processo de textura??o das l?minas de sil?cio resultou na reflet?ncia de 12 %, valor t?pico para uma superf?cie formada por micropir?mides em sil?cio monocristalino. Com a otimiza??o experimental da regi?o de campo retrodifusor frontal de f?sforo, foi obtido um valor de resist?ncia de folha de (36 ? 4) Ω/□ a partir da difus?o de f?sforo com POCl3 em forno convencional. Constatou-se que ap?s a difus?o de f?sforo, ocorreu gettering para temperatura e tempos espec?ficos. Tamb?m se verificou que o tempo de vida dos portadores minorit?rios ao final do processamento das c?lulas solares ? ligeiramente maior que o valor inicial. Foi analisada a influ?ncia da ordem dos passos de queima da pasta de metaliza??o na face frontal e de difus?o/queima da pasta de alum?nio, da passiva??o 27 da superf?cie, do fluxo de ar seco no passo de difus?o/queima da pasta de alum?nio, da temperatura de difus?o/queima da pasta de alum?nio e da velocidade da esteira nas caracter?sticas el?tricas dos dispositivos fabricados. Com o processo de fabrica??o de c?lulas solares com estrutura n+np+ com emissor posterior localizado de alum?nio foram obtidas c?lulas solares com efici?ncia pr?xima a 9,5 %. As melhores c?lulas solares foram processadas na temperatura de difus?o/queima da pasta de alum?nio de 900 ?C e velocidade da esteira de 140 cm/min. A efici?ncia est? limitada pelos baixos valores de VOC e FF alcan?ados. Tamb?m se verificou que a forma??o do emissor posterior localizado resulta em c?lulas solares com maior efici?ncia que o emissor homog?neo.

Made available in DSpace on 2015-04-14T13:58:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 433800.pdf: 7490871 bytes, checksum: d20f63bf6a8349b832e9ae982f4f6b0a (MD5) Previous issue date: 2011-08-26 / Este trabalho tem como objetivo desenvolver e otimizar processos industriais para a fabrica??o de c?lulas solares em sil?cio multicristalino tipo p com estruturas n+pn+ e n+pp+. Para a obten??o da segunda estrutura, al?m da regi?o n+, foi necess?rio otimizar experimentalmente a regi?o p+ com difus?o de alum?nio. A inova??o deste trabalho consiste no desenvolvimento de c?lulas solares n+pp+ em sil?cio multicristalino e com metaliza??o por serigrafia, utilizando apenas um ?nico passo t?rmico para a difus?o dos dopantes f?sforo e alum?nio, e na compara??o das c?lulas desenvolvidas n+pn+ e n+pp+. Neste trabalho, foi otimizado o processo de textura??o isotr?pico utilizando solu??o ?cida. Um processo de textura??o por radia??o laser foi implementado e os resultados foram comparados com a reflet?ncia resultante da textura??o em solu??o ?cida. Obteve-se reflet?ncia m?dia de 23 %, para o processo com solu??o ?cida, e de 19,6 % para o processo com radia??o laser. O tempo de processamento da textura??o com radia??o laser ? elevado, encarecendo o processo. Portanto, optou-se pelo processo com ataque qu?mico ?cido. Constatou-se que a efici?ncia m?dia de c?lulas solares n+pn+ sem textura??o foi de 11,3 %, aumentando em 2 % (absoluto), quando foi implementada a textura??o em solu??o ?cida. Para o processo desenvolvido para fabrica??o de c?lulas sem campo retrodifusor, a maior efici?ncia alcan?ada foi de 13,8 %, com JSC = 29,3 mA/cm2, VOC = 595 mV e FF = 0,79. A efici?ncia m?xima encontrada para c?lulas n+pp+ foi de 14,1 % e os valores dos par?metros el?tricos foram: JSC = 30,2 mA/cm2, VOC = 592 mV e FF = 0,78. Concluiu-se que a regi?o de BSF n?o provoca melhora significativa na efici?ncia dos dispositivos, e que a pequena diferen?a entre as efici?ncias obtidas com as melhores c?lulas n+pn+ e n+pp+ devese a maior densidade de corrente de curtocircuito apresentada pelo dispositivo com BSF de Al

Made available in DSpace on 2015-04-14T13:58:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 438708.pdf: 1265102 bytes, checksum: 1d86058013f27ca81544706e2f78b901 (MD5) Previous issue date: 2012-03-27 / The aim of this thesis was to develop and compare methods for the formation of the back surface field and emitter with boron using n-type and p-type solar-grade Si-Cz wafers as well as analyze and optimize a manufacturing process of solar cells with structure n+pp+ and back surface field formed by boron. The highly doped p+ region was formed by spin-on deposition of the liquid dopants PBF15 and PBF20 and diffusion in standard quartz tube furnace. It was found that with diffusion at 900 ?C, it is possible to obtain the suitable sheet resistance to form the emitter. However, to form the back surface field, the boron diffusion should be implemented at 1000 ?C. For both temperatures, the sheet resistance obtained in n-type substrate is higher than that measured in p-type wafers, independent of diffusion time. Boron diffusion, in general, increases the minority carrier lifetime (τ) in p-type wafers and it decreases in n-type substrates. However, the average value after the boron diffusion is high in n-type samples, because the initial value of τ in this type of substrate is approximately 150 % higher than in p-type wafers. The results are similar for both dopants evaluated and they are slightly better for the dopant PBF20. The best bulk minority carrier lifetime after the boron diffusion occurred to the temperature of 1000 ?C and diffusion time of 20 minutes for both types of substrates. In the optimization of the fabrication process, it was found that the type of gas at the entrance of the wafers in the quartz tube to phosphorus diffusion slightly influences the efficiency of solar cells and the best results were found for the oxidation times of 30 minutes and 40 minutes.The firing temperature of the metallization pastes of 830 ?C gave the highest efficiency of 13,7 % for the belt speed of 200 cm/min, due to the increased fill factor. The better efficiency was obtained to phosphorus diffusion temperature of 920 ?C. The efficiency obtained with the dopant PBF25 is slightly higher than that obtained with dopant PBF20 due to the small difference in fill factor and short-circuit current density. The greater efficiency of 14.1% was obtained with this dopant. The reduction in the percentage area of the metal grid on the back side of 52.5 % to 9.4 %, slightly affects the performance of solar cells. With the increase of the solar cell area from 4 cm2 to 61.58 cm2, the efficiency decreased from 14.2 % to 13.0 % due to the reduction of the short-circuit current density. Solar cells with back surface field formed by aluminum efficiency reached 15.4 % and devices presented higher shortcircuit current density. The developed cells with back surface field formed by boron diffusion presented higher open circuit voltage, thus demonstrating that cells with p+ back surface field formed with boron was more effective. / O objetivo desta tese foi desenvolver e comparar processos para a forma??o do campo retrodifusor e do emissor com boro em substratos de sil?cio Czochralski (Si-Cz) tipo n e tipo p grau solar, bem como otimizar e analisar um processo de fabrica??o de c?lulas solares com estrutura n+pp+ e campo retrodifusor formado por boro. A regi?o altamente dopada p+ foi formada pela deposi??o por spin-on dos dopantes l?quidos PBF15 e PBF20 e posterior difus?o em forno convencional. Verificou-se que com difus?o a 900 ?C foi poss?vel obter a resist?ncia de folha adequada para formar o emissor. Por?m, para formar o campo retrodifusor a difus?o deveria ser implementada a 1000 ?C. Para as duas temperaturas avaliadas, a resist?ncia de folha em substratos tipo n foi maior que em substratos tipo p, independente do tempo de difus?o. Constatou-se que a difus?o de boro, em geral, aumenta o tempo de vida dos portadores minorit?rios (τ) na base em amostras tipo p e diminui em substratos tipo n. Por?m, como o valor do τ inicial ? aproximadamente 150 % maior em amostras do tipo n que em tipo p, o valor m?dio ap?s a difus?o de boro ? maior neste tipo de substrato. Os resultados s?o similares para os dois dopantes avaliados, sendo ligeiramente melhores para o dopante PBF20. O melhor valor de τ na base ap?s a difus?o de boro ocorreu para a temperatura de 1000 ?C e tempo de difus?o de 20 minutos, para os dois tipos de substratos. Na otimiza??o do processo de fabrica??o, verificou-se que o tipo de g?s na entrada das l?minas no tubo de quartzo para a difus?o de f?sforo influencia muito pouco na efici?ncia das c?lulas solares e que os melhores resultados foram encontrados para os tempos de oxida??o de 30 minutos e 40 minutos.Para a temperatura de queima das pastas de metaliza??o de 830 ?C obteve-se a maior efici?ncia de 13,7 % para a velocidade de esteira de 200 cm/min, devido ao aumento no fator de forma. Constatou-se que a melhor efici?ncia foi obtida para a temperatura de difus?o de f?sforo de 920 ?C. A efici?ncia obtida com o dopante PBF25 ? um pouco maior que a obtida com dopante PBF20 devido ? pequena diferen?a no fator de forma e na densidade de corrente de curto-circuito. A maior efici?ncia, de 14,1 % foi obtida com este dopante. A redu??o do percentual da ?rea da malha de metaliza??o na face posterior de 52,5 % para 9,4 %, praticamente n?o afeta o desempenho das c?lulas solares. Com o aumento da ?rea das c?lulas solares de 4 cm2 para 61,58 cm2, a efici?ncia diminuiu de 14,2 % para 13,0 % devido ao decr?scimo da densidade de corrente de curto-circuito. C?lulas solares com campo retrodifusor de alum?nio atingiram a efici?ncia de 15,4 % e apresentaram maior densidade de corrente de curto-circuito. As c?lulas desenvolvidas com campo retrodifusor de boro apresentaram tens?o de circuito aberto maior, demonstrando que o campo retrodifusor nas c?lulas com regi?o p+ formada com boro foi mais eficaz.

Made available in DSpace on 2015-04-14T13:58:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 445207.pdf: 16170539 bytes, checksum: 41842e991640c224b673f681192cc03b (MD5) Previous issue date: 2013-01-10 / Research has been carried out for the development and manufacturing of solar cells in n-type silicon wafers, and one of the key issues for this development is the surface passivation of boron doped emitter in the p+nn+ structure. An alternative to the passivation of p+-type surfaces is the implementation of a floating junction, ntype, to reduce the surface recombination. The aim of this work was to implement a n+ region on the front surface of industrial solar cells p+nn+ by using a simplified method, producing the (n+)p+nn+. Liquid dopants deposited by spin-on were used and the diffusion thermal process was performed in a belt furnace in order to obtain the floating n+ region. Front metal grid based on Ag or Ag/Al was deposited by screenprinting and it etched-through the n+ region to establish the frontal contact of the (n+)p+nn+, creating a floating n+ region between the metal fingers. Diffusion temperature and belt speed were varied in order to obtain a n+ region that inverted the p+ emitter surface. It was observed that inversion only was confirmed by hot probe test for a diffusion temperature (TD) of 900 ?C and belt speed (V E) of 50 cm/min, with two passes through the furnace. However, the processes carried out in the same temperature and VE = 50 cm/min, 100 cm/min and 133 cm/min presented phosphorus profiles (measured by ECV, electrochemical capacitance-voltage profiling) that can produce inversion of the surface p+ to n+. The best solar cell fabricated with n+ region on p+ was processed with TD = 900 ?C and V E = 133 cm/min and presented the following electrical characteristics: VOC = 573 mV, JSC = 33.4 mA/cm2, FF = 0,51 and h= 9.6%. By one- and two-dimensional simulations of the (n+)p+nn+ structure, it was confirmed that the produced solar cells presented low shunt resistance due to the leakage currents in the n+ region deposited on the emitter which decreased the cell efficiency when compared with those with p+nn+ structure / Pesquisas t?m sido realizadas para o desenvolvimento e fabrica??o de c?lulas solares em l?minas de sil?cio tipo n, sendo que uma das quest?es chave para esse desenvolvimento ? a passiva??o da superf?cie do emissor dopado com boro na estrutura p+nn+. Uma alternativa para a passiva??o de superf?cies de tipo p+ ? a implementa??o de uma jun??o flutuante, tipo n, para reduzir a recombina??o em superf?cie. O objetivo desse trabalho foi implantar, por um m?todo simplificado, regi?es tipo n+ sobre a superf?cie frontal de c?lulas solares p+nn+ industriais, formando a estrutura (n+)p+nn+. Para produzir experimentalmente a regi?o n+ flutuante, usaram-se l?quidos dopantes depositados por spin-on e realizou-se o processo t?rmico de difus?o em forno de esteira. A malha met?lica frontal de Ag ou Ag/Al foi depositada por serigrafia e perfurou a regi?o n+ para estabelecer o contato frontal da c?lula (n+)p+nn+, formando-se uma regi?o n+ flutuante entre as trilhas met?licas. Foram variadas a velocidade de esteira e a temperatura, durante o processo de difus?o de f?sforo, a fim de obter uma regi?o n+ que invertesse superficialmente a regi?o p+. Observou-se que a invers?o da regi?o p+ para n+ somente se confirmou pela t?cnica da ponta quente para uma temperatura de difus?o (TD) de 900 ?C e velocidade de esteira (VE) de 50 cm/min, com duas passagens pelo forno. No entanto, as medidas de perfis realizadas indicaram que processos na mesma temperatura e VE = 50 cm/min, 100 cm/min e 133 cm/min, tamb?m poderiam produzir uma invers?o da superf?cie de p+ para n+. A melhor c?lula solar fabricada com regi?o n+ sobre p+ foi processada com TD = 900 ?C e V E= 133 cm/min e apresentou as seguintes caracter?sticas el?tricas: VOC = 573 mV, JSC = 33,4 mA/cm2, FF = 0,51 e h = 9,6 %. Utilizando simula??es uni e bidimensionais da estrutura (n+)p+nn+ confirmou-se que as c?lulas solares produzidas obtiveram baixa resist?ncia em paralelo devido a correntes de fuga na regi?o n+ depositada sobre o emissor e que diminu?ram a efici?ncia das c?lulas quando comparadas com aquelas de estrutura p+nn+.

Made available in DSpace on 2015-04-14T13:58:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 445280.pdf: 9550362 bytes, checksum: 89bd2eb9be946101305ba1c7cc3020ee (MD5) Previous issue date: 2012-12-06 / The main goal of the solar cell industry is to obtain high efficiency and low production cost. One line of action is to increase the efficiency of industrial solar cell . The goal of this dissertation is to develop n+pn+ solar cells in p-type Si-Cz wafer, solar grade, with metallization by screen printing and to evaluate the influence of the n+ emitter and PV159 and PV16A silver pastes on cell efficiency. Parameters such as time, temperature of phosphorus diffusion, annealing, metal paste firing and antireflection coating thickness were optimized experimentally. We also evaluated the influence of the shadow factor metal grid, and the POCl3 concentration during P diffusion. For the metallization with the PV159 paste, it was concluded that the diffusion temperature (TD) of 875 ?C and sheet resistance (R□) de 59 Ω/□ results in better efficiency of 13.7 %. With the increase in TD to 900 ?C it was found that all electrical parameters tend to decrease with increasing of R□ and the better efficiency obtained was 13.4 %. It was verified that the annealing after the phosphorus diffusion hardly affects the efficiency of solar cells, however, slightly increases the junction depth. The belt speed and the temperature of the PV159 paste firing process resulting in higher efficiency and fill factor (FF) were 240 cm/min and 840 ?C, respectively. It was shown that the reduction of the shadow factor from 9.4 % to 8.2 %, increased the JSC without decreasing the FF. With the PV16A paste, the TD of 875 ?C results in efficiency of 13.7 %, due to the elevated FF. However, with the reduction of TD to 850 ?C, the FF is reduced due to the increase of R□. With the introduction of annealing step, the JSC decreased, but the FF increased, raising the efficiency from 10.8 % to 13.2 %. The use of POCl3 concentration of 0.1 % without reducing O2 and N2 flows resulted in better efficiency for cells with PV16A paste, achieving 13.9 %. Jointly with the increase of FF, the R□ decreased, limiting the JSC. The reduction of the gas flows led to lower values of JSC, due to the increase of "dead zone" thickness. For both pastes, the FF decreased with the increase of R□. / O principal objetivo da ind?stria de c?lulas solares ? obter alta efici?ncia e baixo custo de produ??o. Uma das linhas de atua??o ? o aumento da efici?ncia de c?lulas solares industriais. O objetivo desta disserta??o ? desenvolver c?lulas solares n+pn+ em l?minas de Si-Cz do tipo p, grau solar, com metaliza??o por serigrafia e avaliar a influ?ncia do emissor n+ e das pastas de prata PV159 e PV16A. Par?metros como tempo, temperatura da difus?o de f?sforo, recozimento, processo de queima das pastas met?licas e espessura do filme antirreflexo foram otimizados experimentalmente. Tamb?m foi avaliada a influ?ncia do fator de sombra relativo ? malha met?lica, da concentra??o de POCl3 durante a difus?o de f?sforo. Para a metaliza??o com a pasta PV159, concluiu-se que a temperatura de difus?o (TD) de 875 ?C e resist?ncia de folha (R□) de 59 Ω/□ resultam na melhor efici?ncia de 13,7 %. Com o aumento da TD para 900 ?C verificou-se que todos os par?metros el?tricos tendem a diminuir com o aumento da R□, e a melhor efici?ncia obtida foi de 13,4 %. Verificou-se que o recozimento ap?s a difus?o de f?sforo praticamente n?o afeta a efici?ncia das c?lulas solares, por?m, aumenta levemente a profundidade da jun??o. A velocidade de esteira e a temperatura de queima para a pasta PV159 que resultaram em maior efici?ncia e maior fator de forma (FF) foram, 240 cm/min e 840 ?C, respectivamente. Comprovou-se que a diminui??o do fator de sombra de 9,4 % para 8,2 %, aumentou a JSC sem reduzir o FF. Com a pasta PV16A, a TD de 875 ?C resultou na efici?ncia de 13,7 %, devido ao elevado FF. No entanto, com a redu??o da TD para 850 ?C, o FF sofre redu??o, devido ao aumento da R□. Com a introdu??o da etapa de recozimento, a JSC diminuiu, por?m o FF aumentou, elevando a efici?ncia de 10,8 % para 13,2 %. A concentra??o de POCl3 de 0,1 % sem redu??o da vaz?o de O2 e N2 resultou na melhor efici?ncia para c?lulas com a pasta PV16A, de 13,9 %. Juntamente com o aumento do FF, a R□ diminuiu, limitando a JSC. A redu??o do fluxo dos gases levou a valores menores de JSC, devido ao aumento da espessura da zona morta. Para ambas as pastas, o FF reduziu-se com o aumento da R□.

Made available in DSpace on 2015-04-14T13:58:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 446087.pdf: 2601196 bytes, checksum: 9b517c13bef691d2323945d0aa6cf768 (MD5) Previous issue date: 2013-01-10 / The goal of this work was to develop solar cells with aluminum back surface field by using the aluminum paste PV 381. Specifically, the influence of the metallization process on the rear was evaluated, the firing temperature of the metallization pastes and diffusion of Al was experimentally optimized, solar cells with phosphorus diffusied on the front face and on both sides were compared, the effect of passivation in the region of the back surface field and the surface density of the Al paste deposited on the back surface field were evaluated. Cells processed with phosphorus diffusion on both sides and rear metallization with busbars deposited before the deposition of the paste Al on all surface with exception of the regions with the busbars presented the best results. The best cell with an efficiency of 13.6 % was processed with temperature for drying the paste of Ag and Al of 300 ? C and 270 ? C respectively. The belt speed during the firing of the pastes affects slightly the efficiency of the devices. The initial minority carrier lifetime increased of 30 μs to 120 μs, after diffusion of phosphorus and remained at the value of about 200 μs after drying and firing the three metallization pastes. For solar cells with only diffusion of phosphorus on the front face, the silicon dioxide passivation on rear face reduced the efficiency. The best average efficiency of 15 % was obtained with aluminum diffusion/firing at 840 ?C and 870 ?C in devices with two layers of Al paste. Electrical parameters of the best solar cell were: Voc = 592 mV, Jsc = 33.5 mA/cm2, FF = 0.76 and efficiency of the 15.1 %. In this case, the average minority carrier diffusion length was of 1280 μm. / O objetivo deste trabalho foi desenvolver c?lulas solares com campo retrodifusor de alum?nio, a partir da pasta de alum?nio PV 381. Especificamente, avaliou-se a influ?ncia da metaliza??o na face posterior, otimizou-se experimentalmente a temperatura de queima das pastas de metaliza??o e da difus?o de Al, compararam-se c?lulas solares com difus?o de f?sforo na face frontal e em ambas as faces, avaliou-se a influ?ncia da passiva??o na regi?o do campo retrodifusor e da densidade superficial da pasta de Al que forma o campo retrodifusor. As c?lulas processadas com difus?o de f?sforo em ambas as faces e metaliza??o posterior com barras coletoras depositadas antes da pasta de Al depositada em toda a superf?cie com exce??o das regi?es com as barras coletoras apresentaram os melhores resultados. A melhor c?lula, com efici?ncia de 13,6 %, foi processada com a temperatura para a secagem da pasta de Ag e de Al de 300 ?C e de 270 ?C, respectivamente. Constatou-se que a velocidade da esteira nos processos de queima das pastas met?licas praticamente n?o afetou a efici?ncia dos dispositivos. O tempo de vida dos portadores de carga minorit?rios inicial de 30 μs aumentou para 120 μs, ap?s a difus?o de f?sforo e permaneceu com o valor de aproximadamente 200 μs ap?s a secagem e queima das tr?s pastas met?licas. Para c?lulas solares com difus?o de f?sforo somente na face frontal, a passiva??o com di?xido de sil?cio na face posterior piorou a efici?ncia. A melhor efici?ncia m?dia, de 15 %, foi obtida com a temperatura de queima/difus?o de 840 ?C e 870 ?C, em dispositivos com duas camadas de pasta de Al. Os par?metros el?tricos da melhor c?lula solar foram: Voc = 592 mV, Jsc = 33,5 mA/cm2, FF = 0,76 e efici?ncia de 15,1 %. Neste caso, o comprimento de difus?o dos portadores de carga minorit?rios m?dio foi de 1280 μm.

Made available in DSpace on 2015-04-14T13:59:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 451353.pdf: 20017308 bytes, checksum: 296ffb9862c776426e68e43169d40c26 (MD5) Previous issue date: 2013-07-19 / The goal of this thesis was the development and analysis of crystalline silicon solar cells processed by laser radiation. Solar cells with n+pp+ structure on p-type, CZ-Si solar grade substrate were developed, analysed, and evaluated, based on two laser processing techniques: laser-fired rear contacts (LFC) and laser ablation of the front surface silicon nitride by means of laser chemical processing (LPC) or using a mirror galvanometer laser system (SCA). The LFC method was employed to form the rear contacts of crystalline silicon solar cells after the deposition of an aluminium layer. The LCP and SOA methods were used to develop a silicon nitride ablation process. The laser ablation process was employed to open regions of the devices antireflection coating, followed by selective chemical deposition of Ni/Ag to form the front metal grid. The best laser processing parameters found for LFC solar cells were: 33.0 A pumping lamp current, 20.0 kHz q-switch frequency, and 0.50 mm contact distance. LFC solar cells with screen printed front metallization and Si02 rear passivation layer achieved an average efficiency of 14.4 % and best value of 15.3 %, after an annealing step at 400 00 with a belt speed of 50 cm/min. lncreasing the rear aluminium layer thickness from 2 um to 4 um did not improve the performance of the devices significantly. The best laser processing parameters found for the silicon nitride laser ablation process based on the LCP technique were: 15.3 uJ laser pulse energy, 16.0 kHz q-switch frequency, and 100 mm/s processing speed. The best laser processing parameters found for the silicon nitride laser ablation process based on the SOA technique were: 5.0 uJ laser pulse energy, 130.0 kHz q-switch frequency, and 813 mm/s processing speed. Solar cells with silicon nitride laser ablation, front side metallization by Ni/Ag selective electrochemical deposition, and screen-printed rear side metallization achieved an average efficiency of 16.1 % and best value of 16.8 % for the LCP technique and an average efficiency of 16.3 % and best value of 16.6% for the SOA technique. / O objetivo desta tese foi o desenvolvimento e an?lise de c?lulas solares em substrato de sil?cio cristalino com processamento por radia??o laser. C?lulas solares com estrutura n+pp+ em substrato de CZ-Si tipo p foram fabricadas, analisadas e comparadas, com base em duas t?cnicas de processamento laser: contatos posteriores formados por laser (CFL) e abla??o do filme antirreflexo frontal de nitreto de sil?cio por processamento qu?mico com laser (PQL) ou por processamento com laser guiado por galvan?metro de espelhos (SCA). O m?todo CFL foi utilizado na forma??o dos contatos posteriores de c?lulas solares, ap?s a deposi??o de uma camada de alum?nio. Os m?todos PQL e SCA foram usados no desenvolvimento de um processo de abla??o a laser do filme frontal de nitreto de sil?cio. Trilhas foram abertas no filme antirreflexo e posteriormente metalizadas seletivamente por deposi??o qu?mica de n?quel e prata, para formar a malha de metaliza??o frontal. Os melhores par?metros de processamento laser encontrados para c?lulas solares CFL foram: corrente da l?mpada de bombeamento ?ptico de 33,0 A, freq??ncia q-swttch de 20,0 kHz e dist?ncia entre contatos posteriores de 0,50 mm. C?lulas solares CEL com metaliza??o frontal por serigrafia e passiva??o posterior com SiO2 alcan?aram uma efici?ncia m?dia de 14,4 % e melhor valor de 15,3 %, ap?s tratamento t?rmico a 400 ?C com velocidade de esteira de 50 cm/min. O aumento da espessura da camada de alum?nio posterior de 2 um para 4 um n?o resultou em melhora significativa da performance das c?lulas solares. Os melhores par?metros de processamento encontrados para o processo de abla??o a laser de nitreto de sil?cio pela t?cnica PQL foram: energia do pulso laser de 15,3 uJ, frequ?ncia q-switch de 16,0 kHz e velocidade de processamento de 100 mm/s. Os melhores par?metros de processamento encontrados para o processo de abla??o a laser de nitreto de silicio pela t?cnica SCA foram: energia do pulso laser de 5,0 uJ, freq??ncia q-switch de 130,0 kHz e velocidade de processamento de 813 mm/s. C?lulas solares com abla??o a laser de nitreto de silicio, metaliza??o frontal seletiva por deposi??o qu?mica de n?quel e prata e metaliza??o posterior por serigrafia atingiram a efici?ncia m?dia de 16,1 % e o melhor valor de 16,8 % com a t?cnica PQL e a efici?ncia m?dia de 16,3 % e melhor valor de 16,6 % com a t?cnica SCA.

Made available in DSpace on 2015-04-14T13:59:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 452300.pdf: 1439969 bytes, checksum: 5e2e2d1d0059b8b7556d1755c0aa069a (MD5) Previous issue date: 2013-09-30 / The aim of this thesis was the development of industrial bifacial solar cell on ntype FZ-Si and Cz-Si wafers, metallized by screen printing. The boron diffusion was performed with the dopant PBF-20. The sequence of the dopant (B and P) diffusion was assessed and in a process the oxidation was done at the same thermal step of boron diffusion. Bifacial solar cells were developed in FZ-Si wafers using the process with phosphorus diffusion before the boron diffusion. The best solar cell was processed with boron diffusion at 1000? C during 20 minutes and achieved 14.3% (emitter) and 13.7% (back surface field) efficiencies. With boron diffusion before the phosphorus diffusion and oxidation in the same step that the boron diffusion, the best solar cell was developed with the oxidation of 30 minutes. The firing process of metal pastes was performed at 860 ?C and belt speed of 240 cm/min. The best bifacial solar cell reached 13.5% (face with phosphorus) and 11.8% (side with boron) efficiencies. The fill factor of 0.61 (emitter) limited the efficiency. Bifacial solar cells were developed on Cz-Si wafers, with boron diffusion before the phosphorus diffusion. The best efficiency was achieved with oxidation of 40 minutes. The increase of oxygen flow produced solar cells with greater uniformity of efficiency. However, when the solar cells were processed in the presence of nitrogen, the efficiency was reduced mainly in the emitter. The firing temperature of the best solar cell was 840 ?C and the belt speed was 200 cm/min. The efficiency was of approximately 13.3 % in both faces. When illuminated by the emitter, the solar cells developed in both kinds of substrate showed similar efficiency of 13.3 % -13.5 %. In the back surface filed, the efficiency of solar cells processed in FZ-Si was limited by fill factor. / O objetivo desta tese foi o desenvolvimento de c?lulas solares bifaciais industriais com metaliza??o por serigrafia, em l?minas de sil?cio Si-FZ e Si-Cz, ambas tipo n. A difus?o de boro foi realizada com o dopante PBF-20. Avaliou-se a ordem da difus?o dos dopantes e em um processo a oxida??o foi realizada na mesma etapa t?rmica da difus?o de boro. Para o processo com difus?o de f?sforo antes da difus?o de boro foram desenvolvidas c?lulas solares bifaciais em l?minas de Si-FZ. A melhor c?lula solar foi processada com difus?o de boro na temperatura de 1000 ?C e o tempo de 20 minutos e alcan?ou a efici?ncia de 14,3 % (emissor) e 13,7 % (campo retrodifusor). Do processo com difus?o de boro antes da difus?o de f?sforo e oxida??o na mesma etapa que a difus?o de boro, a melhor c?lula solar foi obtida com o tempo de oxida??o de 30 minutos. O processo de queima das pastas met?licas foi realizado na temperatura de 860 ?C e velocidade de esteira de 240 cm/min. A melhor c?lula solar bifacial alcan?ou a efici?ncia de 13,5 % (face com f?sforo) e de 11,8 % (face com boro). O fator de forma, de 0,61 (emissor) limitou a efici?ncia. Foram desenvolvidas c?lulas solares bifaciais em l?minas de Si-Cz, com difus?o de boro antes da difus?o de f?sforo. A melhor efici?ncia foi obtida para o tempo de oxida??o de 40 minutos. Constatou-se que o aumento da vaz?o de oxig?nio contribuiu para que as c?lulas solares apresentem efici?ncia mais uniforme. Por?m, quando as c?lulas solares foram processadas na presen?a de somente nitrog?nio, a efici?ncia foi reduzida, principalmente na face com o emissor. A melhor c?lula solar foi desenvolvida na temperatura de queima de 840 ?C e velocidade de esteira de 200 cm/min e apresentou a efici?ncia de aproximadamente 13,3 %. Na face com o emissor, as c?lulas solares desenvolvidas com os dois tipos de substrato apresentaram efici?ncia similar da ordem de 13,3 % - 13,5 %. Na face do campo retrodifusor, a efici?ncia das c?lulas solares processadas em Si-FZ foi limitada pelo fator de forma.

Made available in DSpace on 2015-04-14T13:59:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 461037.pdf: 1578465 bytes, checksum: cec1eb94f17a753cab90e1952f24deed (MD5) Previous issue date: 2014-08-29 / The main goal of the solar cell industry is to reduce the production costs so that the photovoltaic solar energy can be competitive with other kinds of electricity generation. Currently, many industrial silicon solar cells use p-type wafers and have a thickness of approximately 200 μm. The combination of the use of n-type silicon to obtain higher efficiency devices and thinner wafers can be an alternative for reducing costs. The aim of this work was to develop and evaluate silicon solar cells fabricated in thin wafers of n-type Czochralski-growth monocrystalline solar grade silicon, specifically in the development of the manufacturing process of p+nn+ and n+np+ solar cells. An etching based on 100 g of KOH and 1600 mL of H2O kept at 85 ?C was experimentally suited for thinning 200 μm wafers. Seven minutes in the etching were needed for obtaining 135 μm 140 μm thick wafers. The time of the standard texture etch used in the NT-Solar was optimized and the time that produced the lower reflectance was 40 min. By comparing metal pastes of Ag, Ag/Al and Al, we concluded that the latter enabled the manufacture of the more efficient solar cells, with both structures and aluminum metal paste cannot etch-through the TiO2 thin film. This way, the Al paste has to be deposited on the p+ face before the deposition of this film. The firing of the Ag and Al metal pastes were optimized taking into account the firing temperature. The higher average efficiencies were observed when the firing temperature remained in the range of 870 ?C a 890 ?C. More efficient solar cells fabricated with n+np+ and p+nn+ structures achieved the efficiency of 13.8 % and 13.2 %, respectively. The internal quantum efficiency showed the solar cells presented high surface recombination. By comparing both structures obtained with similar processes, we can conclude that n+np+ is the most suitable to the production of ntype silicon solar cells. / O principal objetivo da ind?stria de c?lulas solares ? reduzir os custos de produ??o a fim de que a energia solar fotovoltaica possa ser competitiva com outras formas de produ??o de energia el?trica. Atualmente, a maioria das c?lulas solares industriais de sil?cio utilizam l?minas tipo p e estas possuem espessura da ordem 200μm. A combina??o do uso de sil?cio tipo n para a obten??o de dispositivos de maior efici?ncia e l?minas finas podem ser alternativas para a redu??o dos custos. Este trabalho teve por objetivo desenvolver e avaliar c?lulas solares fabricadas sobre l?minas finas de sil?cio monocristalino Czochralski, grau solar, tipo n, especificamente no desenvolvimento do processo para fabrica??o de c?lulas p+nn+ e n+np+. Adaptou-se experimentalmente um ataque qu?mico baseado em 100 g de KOH dilu?dos em 1600 mL de H2O para afinamento de l?minas de 200 μm, sendo necess?rios 7 min de imers?o com a solu??o a 85 ?C para obten??o de l?minas de 135 μm 140 μm. A textura??o padr?o do NT-Solar foi usada, sendo que o tempo de processo que produziu a menor reflet?ncia foi de 40 min. Ao comparar pastas de Ag, Ag/Al e Al, constatou-se que a ?ltima permitiu a fabrica??o das c?lulas solares mais eficientes, com ambas as estruturas. Observou-se que esta pasta n?o consegue perfurar o filme de TiO2 e a mesma deve ser depositada sobre a face p+ antes da deposi??o deste filme. A queima de pastas met?licas de Ag e Al foi otimizada considerando a temperatura do processo t?rmico e concluiu-se que esta deve estar no intervalo de 870 ?C a 890 ?C, onde se observou a efici?ncia m?dia mais alta. As c?lulas solares mais eficientes fabricadas com as estruturas n+np+ e p+nn+ atingiram a efici?ncia de 13,8 % e 13,2 %, respectivamente. A efici?ncia qu?ntica interna mostrou que as c?lulas solares t?m alta recombina??o nas superf?cies. Comparando ambas as estruturas obtidas por processos similares, conclui-se que a estrutura n+np+ ? a mais adequada para produ??o de c?lulas solares finas em base n.