Submitted by Setor de Tratamento da Informa??o - BC/PUCRS (tede2@pucrs.br) on 2016-10-06T11:11:45Z No. of bitstreams: 1 DIS_THAIS_CRESTANI_COMPLETO.pdf: 3613694 bytes, checksum: 40503ab7961f50b87d67545be969f402 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-06T11:11:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DIS_THAIS_CRESTANI_COMPLETO.pdf: 3613694 bytes, checksum: 40503ab7961f50b87d67545be969f402 (MD5) Previous issue date: 2016-07-07 / The typical solar cells of the industry are fabricated in p-type crystalline silicon wafers and have a pn junction at one side and, on the other side, the back surface field (BSF). The objective of this work is to develop solar cells with aluminum and boron selective back surface field to enable the passivation on the rear face with an industrial process. Czochralski p-type silicon wafers of solar grade quality were used. The boron diffusion was performed on the whole back side of the silicon wafers and the aluminum was screen-printed to form the selective back surface field under the metal grid. The boron diffusion temperature and time, the firing temperature of the metal pastes, the percentage of the rear area covered with aluminum and the passivation with SiO2 were evaluated in the electrical parameters. The best boron diffusion temperature was 970 ? C for 20 minutes and firing temperature of the metal pastes was 870 ? C. The solar cell with the highest efficiency were obtained for a rear metal grid with 14 % of the area covered by aluminum. The passivation by SiO2 on both surfaces increased the minority charge carrier diffusion length from 490 ?m to 665 ?m. Consequently, the passivation increased the efficiency from 15.6 % to 16.1 %, as a result of an increasing of the fill factor and the open circuit voltage. The passivation also increased the internal quantum efficiency in the range of violet/blue wavelengths as well as in the near infrared region. / As c?lulas solares t?picas da ind?stria s?o fabricadas em sil?cio cristalino tipo p e possuem uma jun??o pn em uma das faces, e na outra face, ? formado o campo retrodifusor. O objetivo deste trabalho foi desenvolver c?lulas solares com o campo retrodifusor seletivo de alum?nio e boro para possibilitar a passiva??o na face posterior, com processo industrial. Foram utilizadas l?minas de sil?cio Czochralski tipo p, grau solar. A difus?o de boro foi realizada em toda a face posterior da l?mina de sil?cio e por serigrafia foi depositada a pasta de alum?nio para formar o campo retrodifusor seletivo nas trilhas met?licas. Avaliou-se influ?ncia da temperatura e do tempo de difus?o de boro, a temperatura de queima das pastas met?licas, o percentual da ?rea posterior recoberta por alum?nio e a passiva??o com SiO2 nos par?metros el?tricos. A melhor temperatura de difus?o de boro foi de 970 ?C durante 20 minutos e a temperatura de queima das pastas met?licas foi de 870 ?C. A c?lula com maior efici?ncia foi obtida com a malha posterior com ?rea de recobrimento de alum?nio de 14%. A passiva??o com SiO2 em ambas as superf?cies aumentou a efici?ncia e o comprimento de difus?o dos portadores de carga minorit?ria aumentou de 490 ?m para 665 ?m. Com a passiva??o, a efici?ncia aumentou de 15,6 % para 16,1 %, devido ao aumento do fator de forma e da tens?o de circuito aberto. A passiva??o tamb?m aumentou a efici?ncia qu?ntica interna no intervalo de comprimento de onda do violeta/azul bem como na regi?o do infravermelho pr?ximo.

Made available in DSpace on 2015-04-14T13:58:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 401486.pdf: 2235919 bytes, checksum: 4ff678b49860d16d47ec2e0ccbb3f5b6 (MD5) Previous issue date: 2008-05-07 / O crescimento exponencial do mercado de dispositivos fotovoltaicos e a necessidade de substratos de menor custo tornam o sil?cio multicristalino uma importante op??o para a fabrica??o de c?lulas solares. Esta disserta??o tem como objetivo otimizar e desenvolver as principais etapas de um processo para fabrica??o de c?lulas solares em substrato de sil?cio multicristalino, com a estrutura n+pn+ e 36 cm2 de ?rea. Foram otimizadas, por meio de simula??es, as regi?es dopadas e as malhas de metaliza??o e, experimentalmente, o emissor e as condi??es de queima das pastas met?licas no processo de metaliza??o por serigrafia. De acordo com os resultados obtidos da otimiza??o por simula??es, ? poss?vel obter c?lulas solares com 16,2 % de efici?ncia para altos valores de tempo de vida dos portadores minorit?rios de 100 μs e com regi?o de campo retrodifusor. As efici?ncias de 15,8 %, 14,6 % e 12,1 % podem ser obtidas para o tempo de vida dos minorit?rios de 50 μs, 10 μs e 1 μs, respectivamente, quando a metaliza??o for por serigrafia com malha met?lica com trilhas de 100 μm de largura. Constatou-se que a efici?ncia ? menor, da ordem de 0,3 % a 0,5 %, quando a largura das trilhas da malha de metaliza??o ? aumentada de 100 μm para 200 μm. Tamb?m se verificou que quanto maior a largura das trilhas, maior a profundidade da jun??o e da regi?o do campo retrodifusor para a mesma concentra??o em superf?cie. No processo para a otimiza??o experimental do emissor, obtiveram-se os valores de resist?ncia de folha em fun??o da temperatura da difus?o. A temperatura e o tempo com os quais se obt?m a resist?ncia de folha de 50 Ω/□, selecionada para a fabrica??o de c?lulas solares com metaliza??o por serigrafia, ? de 820?C e 30 minutos. Da an?lise das c?lulas solares fabricadas constatou-se que a temperatura de queima das pastas afeta o desempenho das c?lulas solares, enquanto que a velocidade da esteira praticamente n?o influencia nos par?metros el?tricos das mesmas. As maiores efici?ncias foram encontradas para a temperatura de queima entre 860 ?C e 880 ?C. 16 Tamb?m se verificou que a espessura do filme anti-reflexo influencia o fator de forma e a corrente el?trica das c?lulas solares. A maior efici?ncia alcan?ada foi de 11,5 %, com fator de forma de 0,74, para a temperatura de queima da pasta de 860 ?C, velocidade da esteira de 190 cm/min e dupla camada anti-reflexo de Si3N4 e TiO2.

Made available in DSpace on 2015-04-14T13:58:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 434556.pdf: 1369683 bytes, checksum: f99358643c6291a4c1fd0bae8edb9536 (MD5) Previous issue date: 2011-06-28 / O objetivo desta tese ? analisar a influ?ncia do ataque anisotr?pico e do processo de queima de pastas met?licas em c?lulas solares industriais. Para implementar a malha met?lica em c?lulas solares por serigrafia ? realizado um passo t?rmico de queima de pastas met?licas. Durante este processo, a pasta de prata deve perfurar o filme antirreflexo para estabelecer o contato el?trico com a l?mina de sil?cio. Por?m, este processo pode alterar as propriedades do filme antirreflexo e as caracter?sticas el?tricas das c?lulas solares. Para analisar o efeito deste passo t?rmico nos filmes antirreflexo, depositaram-se, por evapora??o em alto v?cuo com canh?o de el?trons, TiO2, Ta2O5 e Si3N4 sobre as l?minas de sil?cio texturadas, com e sem camada passivadora de SiO2 de 10 nm. As espessuras dos filmes foram definidas considerando a reflex?o m?nima em 550 nm e variaram-se a temperatura e velocidade da esteira do forno usado na queima de pastas. Observou-se que a reflet?ncia m?dia aumentou de 0,5% a 1,5% para os filmes de TiO2 e Ta2O5 e de 1,0% a 2,3% para o filme de Si3N4, deslocando a reflet?ncia m?nima para comprimentos de ondas menores. Concluiu-se que devem ser depositados filmes de maior espessura para compensar estas mudan?as na reflet?ncia. Em rela??o ao processo para forma??o de micropir?mides nas superf?cies, o processo foi otimizado usando a reflet?ncia m?dia como par?metro. Para verificar a influ?ncia da espessura do filme de TiO2 nas caracter?sticas el?tricas de c?lulas solares, foram fabricados dispositivos com estrutura n+pn+.

Made available in DSpace on 2015-04-14T13:58:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 444962.pdf: 1192335 bytes, checksum: 99f2c1e4c50a70affaa97a11bf6d814e (MD5) Previous issue date: 2012-12-07 / In this work we compared the antireflection coatings of titanium dioxide and silicon nitride for p+nn+ solar cell fabrication. This type of solar cell is more stable in the long term compared to n+pp+ cells and allows obtaining higher efficiencies. TiO2 films were produced by evaporation in high vacuum by electron beam and by chemical vapor deposition at atmospheric pressure (APCVD). The silicon nitride antireflection layer was obtained by reactive sputtering and by plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD). The films were deposited on textured silicon wafers and were characterized by measuring the spectral reflectance. Solar cells with these films were fabricated and characterized. The deposited films presented very low weighted reflectance, of around 1.8 % for silicon nitride films and 2.6 % for titanium dioxide ones, for any technique used. The lowest average weighted reflectance was obtained with SiNx:H thin films deposited by PECVD, with (1.93 ? 0.08) %. Concerning the homogeneity of the films, silicon nitride films presented the lowest standard deviation in the average weighted reflectance, of around 4 % relative. A thermal process performed at 840 ?C in a belt furnace modifies the average weighted reflectance of about 0.3 % to 0.6 % absolutes for silicon nitride and TiO2 films, respectively. The p+nn+ solar cells doped with boron and phosphorus and metallized by screen printing reached the highest efficiencies where manufactured by using silicon nitride antireflection coating deposited by PECVD. The maximum efficiency of 13.7 % and an average of (13.5 ? 0.2) %, were achievied mainly because they showed a short circuit current density of around 1 mA/cm2 above that from solar cells with the other films investigated in this work. This difference is attributed not only to a low reflectance but also to a better surface passivation of SiNx:H layer. / Neste trabalho foram comparados os filmes antirreflexo de di?xido de tit?nio e de nitreto de sil?cio para fabrica??o de c?lulas solares p+nn+. Este tipo de c?lula solar ? mais est?vel em longo prazo em rela??o ?s c?lulas n+pp+ e permite a obten??o de maiores efici?ncias. Os filmes de TiO2 foram produzidos por evapora??o em alto v?cuo com canh?o de el?trons e por deposi??o qu?mica em fase vapor a press?o atmosf?rica (APCVD). A camada antirreflexo de nitreto de sil?cio foi obtida por sputtering reativo e por deposi??o qu?mica em fase vapor assistida por plasma (PECVD). Os filmes foram depositados em l?minas de sil?cio texturadas e caracterizados pela medida da reflet?ncia espectral bem como foram fabricadas e caracterizadas c?lulas solares com os filmes. Os filmes depositados apresentaram reflet?ncia m?dia ponderada bastante baixas, da ordem de 1,8 % para filmes de nitreto de sil?cio e de 2,6 % para filmes de ?xido de tit?nio, n?o interessando a t?cnica utilizada. A menor m?dia de reflet?ncia ponderada foi obtida com os filmes de SiNx:H depositados por PECVD, com (1,93 ? 0,08) %. No que se refere a homogeneidade dos filmes, os filmes de nitreto de sil?cio foram os que apresentaram o menor desvio padr?o nas m?dias de reflet?ncia ponderada, da ordem de 4 % relativo. Observou-se que um processo t?rmico realizado a 840 ?C em forno de esteira provocou varia??es na reflet?ncia m?dia ponderada da ordem de 0,3 % a 0,6 % absoluto para filmes de nitreto de sil?cio e de TiO2, respectivamente. As c?lulas solares p+nn+, dopadas com boro e f?sforo e metalizadas por serigrafia que atingiram as maiores efici?ncias foram as fabricadas com nitreto de sil?cio depositado por PECVD, atingindo a efici?ncia m?xima de 13,7 % e m?dia de (13,5 ? 0,2) %, principalmente porque apresentaram uma densidade de corrente de curtocircuito da ordem de 1 mA/cm2 superior a de c?lulas solares com os demais filmes estudados nesta disserta??o. Esta diferen?a foi atribu?da n?o somente a uma menor reflet?ncia mas tamb?m a passiva??o de superf?cie mais eficaz do filme de SiNx:H.

Submitted by Caroline Xavier (caroline.xavier@pucrs.br) on 2017-04-07T18:03:32Z No. of bitstreams: 1 DIS_JESSICA_DE_AQUINO_COMPLETO.pdf: 2934640 bytes, checksum: 153da3d44efdfe566dcf3c4a87da1eac (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-07T18:03:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DIS_JESSICA_DE_AQUINO_COMPLETO.pdf: 2934640 bytes, checksum: 153da3d44efdfe566dcf3c4a87da1eac (MD5) Previous issue date: 2017-01-24 / The majority of silicon solar cells manufactured in an industrial scale is processed in Si-Cz p-type substrates and has the n+pp+ structure. In the last decade, the search for efficiency improvements and fabrication cost reductions has been intensified. Since the cell efficiency is limited by optical losses and surface recombination, the rear and front surface passivation is an alternative for the enhancement of the efficiency. The goal of this dissertation is to develop and analyze solar cells with selective back surface field of boron and aluminum and silicon nitride thin films for the passivation of both surfaces. The silicon nitride thin films were deposited by PECVD (plasma-enhanced chemical vapor deposition), with ratios of silane to ammonia gas flow of 0.875, 1.5 and 2.0, and deposition time of 60 to 100 seconds, adjusted to form the anti-reflection coating. The thickness of the SiNx films, minority carrier lifetime, electrical parameters, minority carrier diffusion length and quantum efficiency were analyzed and compared. The results indicate that the lower the ratio between the silane and ammonia gas flows and the shorter the deposition time, the higher the efficiency of the solar cells manufactured. Due to the passivation, mainly in the front face, caused by the silicon nitride film deposited with the lower ratio of silane and ammonia gas flow and lower deposition time, we observed an increasing oh the internal quantum efficiency, mainly in shorter wavelength. The efficiency reached was 16.0 %, similar to the efficiency of solar cells with aluminium homogeneous back surface field. / A maioria das c?lulas solares de sil?cio fabricadas em escala industrial ? processada em substratos de Si-Cz tipo p e possuem estrutura n+pp+. Na ?ltima d?cada, intensificou-se a busca por melhores efici?ncias e redu??o dos custos de fabrica??o. Como as c?lulas s?o limitadas pelas perdas ?pticas e pela recombina??o nas superf?cies, a passiva??o da superf?cie posterior, al?m da superf?cie frontal, ? uma alternativa para aumentar a efici?ncia dos dispositivos. O objetivo dessa disserta??o ? desenvolver e avaliar c?lulas solares com campo retrodifusor seletivo de boro e alum?nio e passivadas com filme fino de nitreto de sil?cio em ambas as faces. Os filmes de nitreto de sil?cio foram depositados por PECVD (plasmaenhanced chemical vapor deposition) com a raz?o da vaz?o dos gases silano e am?nia de 0,875, 1,5 e 2,0 e tempos de deposi??o de 60 a 100 segundos, ajustados para formar o filme antirreflexo. Analisaram-se e compararam-se a espessura do filme, o tempo de vida dos portadores de carga minorit?rios, os par?metros el?tricos, o comprimento de difus?o e a efici?ncia qu?ntica. Os resultados indicaram que quanto menor a raz?o entre o fluxo dos gases silano e am?nia e menor tempo de deposi??o, maior a efici?ncia das c?lulas solares fabricadas. Devido a maior passiva??o, principalmente na face frontal provocada pelo filme de nitreto de sil?cio depositado com a menor raz?o da vaz?o dos gases silano e am?nia e menor tempo de deposi??o, observou-se um aumento da efici?ncia qu?ntica interna, principalmente para menores comprimentos de onda e alcan?ou-se a efici?ncia de 16,0 %, similar ? efici?ncia das c?lulas solares com emissor homog?neo de alum?nio.

Submitted by Setor de Tratamento da Informa??o - BC/PUCRS (tede2@pucrs.br) on 2016-05-25T14:14:02Z No. of bitstreams: 1 TES_SERGIO_BOSCATO_GARCIA_COMPLETO.pdf: 4679313 bytes, checksum: 9d9d88508ab3cba6c986903ea518c84b (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-25T14:14:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TES_SERGIO_BOSCATO_GARCIA_COMPLETO.pdf: 4679313 bytes, checksum: 9d9d88508ab3cba6c986903ea518c84b (MD5) Previous issue date: 2016-03-30 / The solar cell industry is based on manufacturing n+pp+ devices with phosphorus emitter and aluminum back surface field. Studies show that the exposure to solar radiation may cause the degradation of electrical characteristics of these devices, which does not occur in solar cells made with n-type silicon. Furthermore, ntype silicon has a highest minority carrier lifetime and it is less sensitive to the presence of impurities when compared to p-type substrates. With the goal of the development of p+nn+ solar cells, experimental manufacturing processes were carried out to produce devices with homogeneous emitter, obtained from BBr3 and spin-on dopant, selective emitter formed by laser radiation and deposition of the antireflection coating (AR) by evaporation and atmospheric pressure chemical vapor deposition (APCVD). In solar cells with homogeneous emitter formed by BBr3 and oxidation followed by annealing at 400 ?C with form ing gas provides a minimum surface passivation. It was observed that the electrical characteristics of the solar cells manufactured in n-type solar grade silicon are highly affected by the number of high-temperature thermal steps. The maximum efficiency of solar cells with emitter formed by BBr3 was 12.7%. The open circuit voltage values of solar cells with selective emitter were less than 560 mV, indicating that deterioration of the melting region by the laser radiation occurs, and the best solar cell achieved 11.6% efficiency. In general, devices with homogeneous emitter formed by spin-on showed higher efficiencies compared to the others, reaching 14.3% for solar cells with front grid formed with the PV3N1 metal paste. The TiO2 AR coatings deposited by APCVD and with the annealing at temperature of 400 ?C res ults in surface passivation, increasing the efficiency of the devices to 0.5% (absolute), which does not occur in AR coatings deposited by evaporation. / A ind?stria de c?lulas solares est? baseada na fabrica??o de dispositivos com estrutura n+pp+, com emissor de f?sforo e campo retrodifusor de alum?nio. Estudos mostram que a exposi??o ? radia??o solar pode causar a degrada??o das caracter?sticas el?tricas destes dispositivos, o que n?o ocorre em c?lulas solares fabricadas em sil?cio tipo n. Al?m disto, o sil?cio tipo n possui maior tempo de vida dos portadores de carga minorit?rios e ? menos afetado pela presen?a de impurezas quando comparado ao sil?cio tipo p. Com o objetivo de desenvolver c?lulas solares p+nn+, processos experimentais de fabrica??o foram realizados para dispositivos com emissor homog?neo, obtido a partir de BBr3 e dopantes depositados por spinon, emissor seletivo formado por radia??o laser e deposi??o de filmes antirreflexo (AR) por evapora??o e deposi??o qu?mica em fase vapor (APCVD). Em c?lulas solares com emissor homog?neo formado por BBr3 foi observado que a oxida??o seguida de recozimento a 400 ?C com forming gas proporciona uma m?nima passiva??o de superf?cie. Observou-se que as caracter?sticas el?tricas das c?lulas fabricadas em sil?cio grau solar tipo n s?o altamente afetadas pelo n?mero de passos t?rmicos de alta temperatura. A efici?ncia m?xima obtida em dispositivos com emissor formado por BBr3 foi de 12,7%. Os valores de tens?o de circuito aberto das c?lulas com emissores seletivos foram inferiores a 560 mV, indicando uma deteriora??o na regi?o fundida pela radia??o laser, e a melhor c?lula solar atingiu 11,6% de efici?ncia. Em geral, os dispositivos com emissores homog?neos formados por spin-on apresentaram efici?ncias superiores em rela??o aos demais, atingindo 14,3% com metaliza??o frontal com a pasta met?lica PV3N1. Filmes AR de TiO2 depositados por APCVD e submetidos ao recozimento em temperaturas da ordem de 400 ?C passivam a superf?cie, aumentando a efici ?ncia dos dispositivos em at? 0,5% (absoluto), o que n?o ocorre em filmes AR depositados por evapora??o.

Submitted by Setor de Tratamento da Informa??o - BC/PUCRS (tede2@pucrs.br) on 2017-03-14T17:19:33Z No. of bitstreams: 1 DIS_RICARDO_AUGUSTO_ZANOTTO_RAZERA_COMPLETO.pdf: 2671041 bytes, checksum: f1125678bbb77f283914b17e91493182 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-14T17:19:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DIS_RICARDO_AUGUSTO_ZANOTTO_RAZERA_COMPLETO.pdf: 2671041 bytes, checksum: f1125678bbb77f283914b17e91493182 (MD5) Previous issue date: 2017-01-11 / The passivation of silicon solar cell surfaces is important for reducing the recombination rate of electron-hole pairs and, consequently, for improving efficiency. The goal of this work was to analyze the passivation quality obtained with thermal oxidation of solar grade silicon wafers and of solar cells with type p base and selective back surface field, producing thin films of SiO2. First, the dependence of minority carrier lifetime on oxidation time and temperature with and without the addition of chlorine was analyzed. I-V curves and spectral response measurements were conducted to determine the influence of oxidation parameters on the solar cells electrical characteristics. The results related to the oxidation furnace cleaning showed that introducing chlorine during oxidation it was possible to avoid the decline of minority carrier lifetime for silicon of Czochralski type and temperatures higher than 1000 ?C. As regarded to the oxide passivation, it was observed that the effective minority carrier lifetime increases for thicker oxides. The oxidation time and temperature that resulted in the highest efficiencies were 45 min and 800 ?C, resulting in oxide thicknesses on the front and back surfaces of 53 nm and 10 nm, respectively. The best solar cell with selective back surface field and SiO2 passivation presented Jsc = 36.0 mA/cm2, Voc = 598.6 mV and FF = 0.777, corresponding to an efficiency of 16.8 %. / A passiva??o das superf?cies de c?lulas solares ? importante para a redu??o da taxa de recombina??o de pares el?tron-lacuna e, consequentemente, para o aumento de efici?ncia. O objetivo deste trabalho foi analisar a qualidade da passiva??o obtida com oxida??o t?rmica de l?minas de sil?cio grau solar e c?lulas solares com base p e campo retrodifusor seletivo, produzindo filmes finos de SiO2. Primeiramente, foi analisada a depend?ncia do tempo de vida dos portadores de carga minorit?rios com o tempo e temperatura de oxida??o para oxida??es com e sem adi??o de cloro. Medidas de curva I-V e resposta espectral foram realizadas para determinar a influ?ncia dos par?metros de oxida??o nas caracter?sticas el?tricas de c?lulas solares. Os resultados relacionados ? limpeza do tubo de oxida??o mostraram que a introdu??o de cloro durante a oxida??o foi capaz de evitar a diminui??o do tempo de vida dos portadores minorit?rios para l?minas de sil?cio tipo Czochralski para temperaturas de processo maiores que 1000 ?C. Em rela??o a passiva??o atribu?da ao ?xido, foi observado que o tempo de vida efetivo dos portadores minorit?rios aumenta para ?xidos mais espessos. O tempo e a temperatura de oxida??o que resultaram em maiores efici?ncias foram de 45 min e 800 ?C, apresentando uma camada de SiO2 nas faces frontal e posterior de 53 nm e 10 nm, respectivamente. A melhor c?lula solar com campo retrodifusor seletivo e com passiva??o de SiO2 apresentou Jsc = 36,0 mA/cm2, Voc = 598,6 mV e FF = 0,777, correspondendo a uma efici?ncia de 16,8 %.

Submitted by PPG Engenharia e Tecnologia de Materiais (engenharia.pg.materiais@pucrs.br) on 2018-04-24T14:42:28Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Taila Final.pdf: 2384346 bytes, checksum: 8e3d52f21033cdc04d8f1c3449453ceb (MD5) / Approved for entry into archive by Sheila Dias (sheila.dias@pucrs.br) on 2018-05-08T19:50:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertacao Taila Final.pdf: 2384346 bytes, checksum: 8e3d52f21033cdc04d8f1c3449453ceb (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-08T20:07:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Taila Final.pdf: 2384346 bytes, checksum: 8e3d52f21033cdc04d8f1c3449453ceb (MD5) Previous issue date: 2018-02-28 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior - CAPES / The solar cells manufactured in n-type silicon, doped with phosphorus, do not present light induced degradation and they have the potential of achieving high efficiency due to the larger minority charge carrier lifetime. Besides, they are less susceptible to contamination by metal impurities. The aim of this work was to analyze different dopants to obtain the p+ region in n+np+ solar cells manufactured in Czochralski silicon wafers, solar grade, n-type, 120 ?m thick. The acceptor impurities used were B, Al, Ga, GaB and AlGa, deposited by spin-on and diffused at high temperature. The temperature, time and gases used in the process of diffusion were ranged. The sheet resistances (R?) of the diffused regions and the impurity concentration profiles were measured. We concluded that the B and GaB can be diffused at 970? C for 20 min to obtain p+ emitters with values of R? suitable to the production of solar cells with screenprinted metal grid. The Ga and AlGa require high temperatures (greater than 1100? C) and long times to produce doping profiles compatible with the production of solar cells. The Al did not produce low sheet resistance regions, even at temperatures of 1100? C. The use of argon gas instead of the nitrogen did not lead to the decreasing of the sheet resistance. The GaB is the only one doping material analyzed that can be a viable replacement for the B in the production of p+ emitter in n-type solar cells.The GaB was the only one doping material analyzed that allowed the manufacture of solar cells with the maximum efficiency of 13.5%, with the diffusion performed at 1020? C for 20 min. The FF was the main parameter that reduced the efficiency of solar cells doped with GaB when compared to the boron doped cells due to a lower shunt resistance. The n+np+ solar cell, 120 ?m thick, that achieved the highest efficiency was doped with boron and reached 14.9%, a value higher than the previously obtained in studies in the NT-Solar with thin silicon wafers. / As c?lulas solares fabricadas em l?minas de sil?cio tipo n, dopadas com f?sforo, n?o apresentam degrada??o por ilumina??o e t?m potencial de obten??o de maior efici?ncia devido ao maior valor do tempo de vida dos portadores de carga minorit?rios. Adicionalmente, s?o menos suscept?veis ? contamina??o por impurezas met?licas. O objetivo deste trabalho foi realizar uma an?lise de diferentes dopantes para obten??o da regi?o p+ em c?lulas solares n+np+fabricadas em l?minas de sil?cio Czochralski, grau solar, tipo n, com espessura de 120 ?m. Os elementos aceitadores utilizados foram o B, Al, Ga, GaB e AlGa, depositados por spin-on e difundidos em alta temperatura. Foram variadas as temperaturas, os tempos e os gases utilizados no processo de difus?o. Foi medida a resist?ncia de folha (R?) das regi?es difundidas e o perfil de concentra??o de impurezas em fun??o da profundidade. Foram desenvolvidas c?lulas solares com B, Ga, GaB e Al. Verificou-se que o B e GaB podem ser difundidos em temperatura de 970 ?C e por 20 min para obten??o de emissores com valores de R? compat?veis com a produ??o de c?lulas solares metalizadas por serigrafia. O Ga e AlGa necessitam de altas temperaturas (maiores que 1100 ?C) e tempos elevados para produzir perfis de dopantes compat?veis. O Al n?o produziu regi?es p+ de baixa R?, mesmo com a difus?o a 1100 ?C. O uso de Ar para substituir o N2 n?o acarretou em diminui??o da resist?ncia de folha. O GaB foi o ?nico dopante analisado que permitiu a fabrica??o de c?lulas solares com efici?ncia m?xima de 13,5 %, com difus?o a 1020 ?C por 20 min. O fator de forma foi o principal par?metro que reduziu a efici?ncia dos dispositivos com GaB quando comparado ao valor obtido com B devido a menor resist?ncia em paralelo. A c?lula solar n+np+ de 120 ?m de maior efici?ncia produzida neste trabalho foi dopada com boro e atingiu a efici?ncia de 14,9 %, sendo maior que as anteriormente obtidas em trabalhos realizados no NT-Solar com l?minas finas.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:07:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JulianaPN_DISSERT.pdf: 2953662 bytes, checksum: 47355bc7fed206f60c6c6b5d8565099b (MD5) Previous issue date: 2012-06-06 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / Nickel alloys are frequently used in applications that require resistance at high temperatures associated with resistance to corrosion. Alloys of Ni-Si-C can be obtained by means of powder metallurgy in which powder mixtures are made of metallic nickel powders with additions of various alloying carriers for such were used in this study SiC, Si3N4 or Si metal with graphite. Carbonyl Ni powder with mean particle size of 11 mM were mixed with 3 wt% of SiC powders with an average particle size of 15, 30 and 50 μm and further samples were obtained containing 4 to 5% by mass of SiC with average particle size of 15 μm. Samples were also obtained by varying the carrier alloy, these being Si3N4 powder with graphite, with average particle size of 1.5 and 5 μm, respectively. As a metallic Si graphite with average particle size of 12.5 and 5 μm, respectively. The reference material used was nickel carbonyl sintered without adding carriers. Microstructural characterization of the alloys was made by optical microscopy and scanning electron microscopy with semi-quantitative chemical analysis. We determined the densities of the samples and measurement of microhardness. We studied the dissociation of carriers alloy after sintering at 1200 ? C for 60 minutes. Was evaluated also in the same sintering conditions, the influence of the variation of average particle size of the SiC carrier to the proportion of 3% by mass. Finally, we studied the influence of variation of the temperatures of sintering at 950, 1080 and 1200 ? C without landing and also with heights of 30, 60, 120 and 240 minutes for sintering where the temperature was 950 ?C. Dilatometry curves showed that the SiC sintered Ni favors more effectively than other carriers alloy analyzed. SiC with average particle size of 15 μm active sintering the alloy more effectively than other SiC used. However, with the chemical and morphological analyzes for all leagues, it was observed that there was dissociation of SiC and Si3N4, as well as diffusion of Si in Ni matrix and carbon cluster and dispersed in the matrix, which also occurred for the alloys with Si carriers and metallic graphite. So the league that was presented better results containing Si Ni with graphite metallic alloy as carriers, since this had dispersed graphite best in the league, reaching the microstructural model proposed, which is necessary for material characteristic of solid lubricant, so how we got the best results when the density and hardness of the alloy / Ligas de N?quel s?o freq?entemente utilizadas em aplica??es que requerem resist?ncia mec?nica a elevadas temperaturas associada ? resist?ncia ? corros?o. Ligas de Ni-Si-C podem ser obtidas por meio de metalurgia do p? em que s?o realizadas misturas de p?s de n?quel met?lico com adi??es de p?s de diferentes portadores de liga, para tal foram utilizados neste trabalho SiC, Si3N4 ou Si met?lico com grafita. P?s de Ni carbonila com tamanho m?dio de part?culas de 11 μm foram misturados a 3% em massa de p?s de SiC com tamanho m?dio de part?culas de 15, 30 e 50 μm e foram obtidas ainda amostras contendo 4 e 5% em massa de SiC com tamanho m?dio de part?culas de 15 μm. Tamb?m foram obtidas amostras variando-se o portador de liga, sendo estes p?s de Si3N4 com grafita, com tamanho m?dio de part?culas de 1,5 e 5 μm, respectivamente. Assim como Si met?lico com grafita, com tamanho m?dio de part?culas de 12,5 e 5 μm, respectivamente. O material de refer?ncia adotado foi n?quel carbonila sinterizado sem adi??o de portadores. A caracteriza??o microestrutural das ligas foi feita por microscopia ?ptica e eletr?nica de varredura com an?lise qu?mica semi-quantitativa. Foram determinadas as densidades das amostras e obtidas medidas de microdureza Vickers. Foi estudada a dissocia??o dos portadores de liga ap?s sinteriza??o em 1200 ?C durante 60 minutos. Foi avaliada, ainda, para as mesmas condi??es de sinteriza??o, a influencia da varia??o do tamanho m?dio de part?culas do portador SiC, para a propor??o de 3% em massa. Por fim, foi estudo a influencia da varia??o das temperaturas de sinteriza??o em 950, 1080 e 1200 ?C sem patamar e, ainda, com patamares de 30, 60, 120 e 240 minutos para sinteriza??o cuja temperatura foi de 950 ?C. As curvas de dilatometria mostraram que o SiC favorece a sinteriza??o do Ni de forma mais eficaz que os demais portadores de liga analisados. O SiC com tamanho m?dio de part?culas de 15 μm ativa a sinteriza??o da liga de forma mais eficaz que os demais SiC utilizados. Por?m, com as an?lises qu?mica e morfol?gica para todas as ligas, foi poss?vel observar que houve dissocia??o do SiC e do Si3N4, assim como difus?o do Si na matriz de Ni e carbono aglomerado e disperso na matriz, o que tamb?m ocorreu para as ligas com portadores Si met?lico e grafita. Portanto, a liga que apresentou melhores resultados foi de Ni contendo Si met?lico com grafita como portadores de liga, j? que esta apresentou grafita melhor dispersa na liga, atingindo o modelo microestrutural proposto, do qual ? necess?rio para material com caracter?stica de lubrificante s?lido, assim como obteve os melhores resultados quando a densidade e dureza da liga

Made available in DSpace on 2015-04-14T13:56:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 465042.pdf: 1247743 bytes, checksum: b3674abb15c6f86607716451b781b2ce (MD5) Previous issue date: 2015-01-21 / The thin bifacial solar cells are a promising opportunity to reduce costs in manufacturing solar cells. These devices take advantage of solar radiation more efficiently by using the both sides of the solar cell to produce electricity. This study aimed to analyze the type of substrate, n and p, for the manufacture of thin bifacial solar cells with silicon substrate Czochralski (Cz-Si) with a thickness of 130 μm. The wafers, provided by the company Meyer Burger, were obtained by wire cutting process. The evaluation of the influence of texture processing time on the wafer, the diffusion/firing temperature optimization of metallic pastes deposited by screen printing and finally the comparison of the electrical parameters of solar cells with those from thin bifacial manufactured devices obtained by etching were performed. From a standard process of NT-Solar texture etch, two immersion times were tested, 50 min and 60 min, and the former showed the lowest weighted average reflectance and devices with higher short circuit density. The diffusion/firing of Ag and Al metallic pastes have been optimized considering the thermal processing temperature in the range between 850 ? C and 890 ? C. It was observed that the highest average efficiency were between 860 ? C and 870 ? C. The best performance were observed in the cells fabricated with phosphorous emitter in front and boron rear side, i.e., the structure n+np+ and n+pp+, and the efficiencies in front side was 12.8% and 13.6%, respectively and in the rear side 10.4 % and 9.0 %, respectively. By comparing these results with solar cells obtained by similar processes using chemical thinned wafers, the n+np+ structure had 1 % lower efficiency and the n+pp+ one presented similar efficiency values. Regarding the type of substrate, it can be concluded that the solar cells fabricated with the n-type substrate showed higher bifaciality, but the most efficient was manufactured with p-type silicon / As c?lulas solares bifaciais finas representam uma oportunidade promissora para reduzir os custos na fabrica??o de c?lulas solares ao aproveitar a radia??o solar de maneira mais eficiente utilizando as duas faces do dispositivo para produzir energia el?trica. Este trabalho teve como objetivo a an?lise do tipo de base, n e p, para fabrica??o de c?lulas solares bifaciais finas com substrato de sil?cio Czochralski (Si- Cz) com espessura da ordem de 130 μm obtidas ap?s processo de corte a fios e fornecidas pela empresa Meyer Burguer. Foi realizada a avalia??o da influ?ncia do tempo de processo de textura??o, a otimiza??o da temperatura de queima/difus?o das pastas met?licas depositadas por serigrafia e, por fim, a compara??o dos par?metros el?tricos das c?lulas solares com os obtidos em dispositivos bifaciais fabricados em l?minas finas obtidas por ataque qu?mico. A partir de um processo de textura??o padr?o do NT-Solar dois tempos de imers?o foram testados, 50 min e 60 min, sendo que o primeiro produziu a menor reflet?ncia m?dia ponderada e os dispositivos com maior densidade de corrente de curto-circuito. A queima das pastas met?licas de Ag e Al foi otimizada considerando a temperatura do processo t?rmico no intervalo entre 850 ?C e 890 ?C. Observou-se que a maior efici?ncia m?dia se encontra entre 860 ?C e 870 ?C. As c?lulas solares mais eficientes foram as fabricadas com a regi?o frontal dopada com f?sforo e a posterior dopada com boro, isto ?, as estruturas n+np+ e n+pp+ com efici?ncias frontal de 12,8 % e 13,6 %, respectivamente, e efici?ncia posterior de 10,4 % e 9,0 %, respectivamente. Ao comparar estes resultados com c?lulas solares obtidas por processos similares e fabricadas com l?minas de outros fabricantes a estrutura n+np+ apresentou efici?ncia 1 % menor e a estrutura n+pp+ apresentou valores similares. Quanto ao tipo de substrato, as c?lulas solares fabricadas com o tipo n apresentaram melhor bifacialidade, mas as mais eficientes foram as fabricadas com sil?cio tipo p.