Made available in DSpace on 2013-08-07T18:54:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000380710-Texto+Completo-0.pdf: 9055678 bytes, checksum: 9499844035bb2fc92c922c994e614b96 (MD5) Previous issue date: 2006 / The Sun is an inexhaustible source of energy and it supplies six times more energy than the world annual consumption. Therefore, fossil resources would be substituted by solar resources. Solar cell is the device that converts solar energy in electric energy. The most common structure is n+pp+, that is, with a n+ emitter and a p+ BSF. The purpose of this work is to optimize the process of obtaining n+ emitter and gettering mechanisms in the diffusion and to implement the electroless metal deposition. Highly doped regions n+ and p+ were optimized by simulation, finding out that 18% efficient solar cells can be obtained, taking into account electroless metal grid and n+ region with sheet resistance from 114 Ω/ to 148 Ω/. The n+ emitter was implemented in a conventional furnace, by using the liquid dopant Phosphorus Film P509, deposited by spin-on. Sheet resistances from 50 Ω/ to 150 Ω/ were obtained, for temperatures from 700 °C to 800 °C and diffusion time from 5 min to 15 min. Phosphorus gettering was studied for the same temperatures and times ranges and we observed that gettering was very effective allowing a 400% improvement in bulk minority carrier lifetime for diffusion at 800 °C during 15 min. With these process parameters, sheet resistance obtained was 80 Ω/. Electroless deposition of nickel, copper and silver was implemented and metal grid was defined by a photolithographic process. Surface activation was optimized considering time and temperature of the solutions during the process. Thick fingers of 10 Sm were achieved and an average electrical resistance of 0,5 Ω was obtained for 3 mm length structures. The fill factor of the solar cells was only 0,50, due to problems of series resistance. The open circuit voltage was from 525 mV to 545 mV, and it was limited mainly by the low bulk minority carrier lifetime. The short circuit current density was 30 mA/cm2 for devices without anti-reflecting coating. With the metal grid deposited by electroless, 10% efficient solar cells were produced. This result is similar to that obtained with metal grid deposited by titanium-silver vacuum evaporation and silver deposition by electroless. / O Sol é uma fonte inesgotável de energia e fornece seis vezes mais energia do que o consumo anual mundial. Sendo assim, seria possível substituir todo o potencial de recursos fósseis pelos recursos solares. O dispositivo que converte energia solar em elétrica é a célula solar. Os objetivos desta dissertação foram implementar e otimizar o processo para obtenção do emissor n+, o processo de gettering bem como a metalização por deposição química sem eletrodos em substrato de silício Czochralski, tipo p. Para isso foram otimizadas, por meio de simulações, a regiões frontal e posterior, constatando-se que é possível obter dispositivos de até 18% de eficiência, para metalizações realizadas por electroless com região n+ de resistência de folha de 114 Ω/a 148 Ω/. Esta região n+ foi implantada em fornos convencionais, empregando o dopante líquido Phosphorus Film P509, fornecido pela Filmtronics, depositado pela técnica de spin-on. Foram alcançadas resistências de folha de 50 Ω/a 150 Ω/, para temperaturas variando de 700 °C a 800 °C e tempo de difusão de 5 min a 15 min. Os valores são próximos aos resultados das simulações, para a obtenção de células de alta eficiência. Os mecanismos de gettering por fósforo foram estudados e avaliados dentro dos mesmos intervalos de tempo e temperatura utilizados para obter o emissor n+. Estes mecanismos são efetivos, apresentando um aumento no tempo de vida dos portadores minoritários de até 400 %, para a temperatura de 800 °C durante 15 minutos. Neste caso, a resistência de folha é 80 Ω/. A metalização por deposição química sem eletrodos, electroless, para níquel, cobre e prata foi desenvolvida para uma estrutura n+pp+. O processo de fotolitografia e ativação superficial foram implementados para otimizar o tempo e a temperatura de imersão nas soluções. Foram obtidas espessuras de trilhas da malha metálica da ordem de 10 μm e a resistência elétrica da estrutura de medida de 3 mm de comprimento é de 0,5 Ω. O fator de forma das células solares fabricadas é 0,50, devido a problemas de resistência série. A tensão de circuito aberto varia entre 525 mV a 545 mV, e é limitada principalmente pelo baixo tempo de vida de portadores minoritários. A densidade de corrente de curto-circuito é 30 mA/cm2, para dispositivos sem filme anti-reflexo. Com a malha metálica formada por electroless, os protótipos de células apresentaram eficiência de 10 %, similar à eficiência das células solares com metalização por evaporação de prata seguida da deposição por electroless.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:54:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000421791-Texto+Completo-0.pdf: 1283062 bytes, checksum: e3aff10753365da17e18a35994e82590 (MD5) Previous issue date: 2010 / The Sun is a renewable energy source and its use to produce electricity is one of the promising alternatives to address energy and environmental challenges of the new millennium. Silicon is second most abundant material in Earth. This material is widely used in the manufacturing of solar cells and microelectronic device and it presents low levels of contamination and allows the fabrication of high durability devices. The n-type Si is attracting worldwide interest because of its greater tolerance to impurities such as iron and oxygen, reduced degradation and increased lifetime of the minority carriers. This work focuses on developing a process to fabricate industrial solar cells p+nn+, pseudo-square of 80 mm x 80 mm, by using float zone silicon (FZ-Si) n-type, with metal grid deposited by screen-printing. The p+ region was formed by using boron spin-on dopant diffused in conventional furnaces at high temperature. Doping of p+ region was optimized taking into account the solar cell electrical characteristics. Boro diffusion temperature was varied from 900 ºC to 1020 ºC and diffusion times from 10 min to 40 min. Surface passivation was implemented by using a SiO2 layer and it was not effective to reduce the surface recombination. Best devices were fabricated with boron diffusion at 1000 °C by 30 min, achieving eficiencies of 14. 6 %. / O Sol é fonte de energia renovável e o seu uso para produzir energia elétrica é uma das alternativas promissoras para enfrentar os desafios energéticos e ambientais do novo milênio. O silício é o segundo material mais abundante da Terra. Este material é largamente usado na indústria de células solares e microeletrônica, apresenta baixos índices de contaminações e permite a fabricação de dispositivos de alta durabilidade. O Si tipo n vem despertando o interesse mundial devido a sua maior tolerância a impurezas, tais como ferro e oxigênio, por apresentar degradação reduzida e maior tempo de vida dos portadores minoritários. O objetivo deste trabalho está centrado no desenvolvimento de um processo de fabricação industrial de células solares p+nn+, pseudoquadradas de 80 mm x 80 mm, sobre silício crescido por fusão zonal flutuante (Si-FZ) tipo n, com metalização por serigrafia. A região p+ foi produzida a partir de boro depositado por spin-on e difundido a alta temperatura em forno convencional. A dopagem da região p+ foi otimizada considerando as características elétricas das células solares. A temperatura de difusão foi variada de 900 ºC a 1020 ºC e os tempos de 10 min a 40 min. A passivação de superfície foi implementada utilizando SiO2 o que demonstrou não ser eficaz para reduzir a recombinação de superfície. Os melhores dispositivos foram fabricados com difusão de boro a 1000 ºC por 30 min, sem passivação de superfície, atingindo-se eficiências de 14,6 %.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:54:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000445207-Texto+Completo-0.pdf: 16170539 bytes, checksum: 41842e991640c224b673f681192cc03b (MD5) Previous issue date: 2013 / 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 têm sido realizadas para o desenvolvimento e fabricação de células solares em lâminas de silício tipo n, sendo que uma das questões chave para esse desenvolvimento é a passivação da superfície do emissor dopado com boro na estrutura p+nn+. Uma alternativa para a passivação de superfícies de tipo p+ é a implementação de uma junção flutuante, tipo n, para reduzir a recombinação em superfície. O objetivo desse trabalho foi implantar, por um método simplificado, regiões tipo n+ sobre a superfície frontal de células solares p+nn+ industriais, formando a estrutura (n+)p+nn+. Para produzir experimentalmente a região n+ flutuante, usaram-se líquidos dopantes depositados por spin-on e realizou-se o processo térmico de difusão em forno de esteira. A malha metálica frontal de Ag ou Ag/Al foi depositada por serigrafia e perfurou a região n+ para estabelecer o contato frontal da célula (n+)p+nn+, formando-se uma região n+ flutuante entre as trilhas metálicas. Foram variadas a velocidade de esteira e a temperatura, durante o processo de difusão de fósforo, a fim de obter uma região n+ que invertesse superficialmente a região p+. Observou-se que a inversão da região p+ para n+ somente se confirmou pela técnica da “ponta quente” para uma temperatura de difusão (TD) de 900 ºC 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, também poderiam produzir uma inversão da superfície de p+ para n+. A melhor célula solar fabricada com região n+ sobre p+ foi processada com TD = 900 °C e V E= 133 cm/min e apresentou as seguintes características elétricas: VOC = 573 mV, JSC = 33,4 mA/cm2, FF = 0,51 e h = 9,6 %. Utilizando simulações uni e bidimensionais da estrutura (n+)p+nn+ confirmou-se que as células solares produzidas obtiveram baixa resistência em paralelo devido a correntes de fuga na região n+ depositada sobre o emissor e que diminuíram a eficiência das células quando comparadas com aquelas de estrutura p+nn+.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:54:30Z (GMT). No. of bitstreams: 2 000415932-Texto+Completo+Anexo+A-1.pdf: 16364544 bytes, checksum: 8bf59c1726978a4ae555771637be03b2 (MD5) 000415932-Texto+Completo-0.pdf: 3172710 bytes, checksum: 32c00960607f5a28c027a3959111d56c (MD5) Previous issue date: 2009 / Bifacial solar cells are active on both faces and when associated to optical concentrators can reduce the cost of photovoltaic moduls. The purpose of this work was to develop fabrication processes to obtain industrial bifacial solar cells on Si-Cz, p-type wafers, with 62 cm2 and metal grid deposited by screen-printing. Devices were developed with n+pn+ and n+pp+ structures. For cells without back surface field (n+pn+), the deposition of Al/Ag paste on the rear face, above or under the antireflection coating, do not affect the results and a low front face efficiency of 6. 1 % was measured. For the process with Al selective emitter, we concluded that Al paste has to be deposited directly on the silicon wafer, producing solar cells with efficiency of 11. 5 % and 1. 2 %, for front face and rear face illumination, respectively. Rear p+ region in n+pp+ cells was formed by boron diffusion. For diffusion processes of boron at 1000 °C with BBr3 as doping source, we observed that 0. 1 % of BBr3 in the furnace ambient results in cells similar to that produced with 0. 07 % of BBr3, a standard value. Best bifacial cell achieve efficiencies of 12. 2 % for frontal illumination and 5. 4 % for rear illumination. Three BBr3 concentrations, that is, 0. 07 %, 0. 1 % and 0. 15 %, were used for boron diffusion at 900 ºC. We observed that concentration of 0. 1% produced the better cells, obtaining efficiencies of 12. 8 % and 8. 4 % (front/rear face). Solar cells processed with the same fabrication sequence but using liquid dopant PBF20 deposited by spin-on instead of BBr3 produced 13. 4 % and 9. 4 % efficient solar cells, for frontal and rear face illumination, respectively. These results are similar to that obtained with boron diffusion based on BBr3.Best cell was fabricated following a sequence process with an only step for boron diffusion and oxide growth, presenting efficiencies of 14. 3 % and 10. 9 %. Concerning number of dopant layers and how it is dried, we observed that for one layer best results are obtained for horizontal position in the dry oven. However, for double layer, vertical distribution in the dry oven allows the production of cells with higher efficiency. / A célula solar bifacial é ativa em ambas as faces e associada a sistemas ópticos de concentração possibilita redução de custo. Este trabalho centrou-se no desenvolvimento de processos para fabricação de células solares bifaciais industriais, de 62 cm2 com metalização por serigrafia em Si-Cz, do tipo p. Foram desenvolvidos dispositivos com as estruturas n+pn+ e n+pp+. Para as células solares sem formação de campo retrodifusor (n+pn+), verificou-se que a deposição da malha de Al/Ag na face posterior sobre ou sob o filme antirreflexo (AR) não afeta os resultados e a eficiência, de 6,1 % na face frontal, é baixa. Para os processos com emissor seletivo de Al, verificou-se que a pasta de Al deve ser depositada diretamente sobre o substrato de Si, resultando em células solares com eficiência de 11,5 % e 1,2 %, para a face frontal e posterior, respectivamente. Nas células n+pp+ a região posterior foi formada com boro. Nos processos com difusão de boro a 1000 °C com BBr3, verificou-se que com a concentração de 0,1 % de dopante no ambiente do forno as células solares apresentam parâmetros elétricos próximos aos obtidos com concentração de 0,07 %. A melhor célula bifacial apresentou a eficiência de 12,2 % na face frontal e 5,4 % na face posterior. Para a difusão a 900 °C, analisaram-se as concentrações de BBr3 de 0,07 %. 0,1 % e 0,15 %. Constatou-se que as melhores eficiências de 12,8 % e 8,4 %, ocorrem para a concentração de 0,1 %. As células solares fabricadas com o mesmo processo, porém com formação da região p+ com o dopante líquido PBF20, depositado por spin-on, apresentaram eficiências de 13,4 % e de 9,4 %, similares às do processo com BBr3.A melhor célula solar foi processada com passo térmico único para a difusão de boro e oxidação, atingindo as eficiências de 14,3 % e 10,9 %. Observou-se que para deposição de uma única camada do filme do dopante, os melhores resultados ocorrem quando as lâminas são secadas na estufa na posição horizontal. Porém, com filme duplo e secagem na posição vertical foram alcançadas maiores eficiências.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:54:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000433800-Texto+Completo-0.pdf: 7490871 bytes, checksum: d20f63bf6a8349b832e9ae982f4f6b0a (MD5) Previous issue date: 2011 / The goal of this work is to develop and optimize industrial processes for manufacturing n+pn+ and n+pp+ silicon solar cells by using p-type multicrystalline Si wafers. Besides the optimization of n+ region, the p+ region was experimentally optimized with aluminum for obtaining the second structure. The innovation of this work consists in the development of n+pp+ solar cells in multicrystalline silicon with screen-printing metallization, by using only one thermal step for phosphorus and aluminum diffusion and in the comparison of cells n+pn+ and n+pp+. In this work, the isotropic texturing using acid solution was optimized. A texturing process using laser radiation was implemented in order to compare the results with the reflectance obtained by texturing in acid solution. We obtained the average reflectance of 23 % for the texturing with acid solution and 19. 6 % for the process with laser radiation. The time of texturing process with laser radiation is high, increasing the process cost. Therefore the process with acid solution was chosen. The average efficiency of the n+pn+ solar cells without texturing was 11. 3 %. The efficiency increased 2 % (absolute) when the texturing process by acidic solution was implemented. For the developed process of cells without back surface field, the highest efficiency achieved was 13. 8 %, with JSC = 29. 3 mA/cm2, VOC = 595 mV and FF = 0. 79.The highest efficiency found for n+pp+ cells was 14. 1 % and the electric parameters value were: JSC = 30. 2 mA/cm2, VOC = 592 mV e FF = 0. 78. It was concluded that the BSF region does not cause significant improvement in the efficiency of the devices and the small difference between the efficiency obtained with the best n+pn+ and n+pp+ cells is due to the highest short-circuit current density provided by Al BSF in n+pp+ solar cells. / Este trabalho tem como objetivo desenvolver e otimizar processos industriais para a fabricação de células solares em silício multicristalino tipo p com estruturas n+pn+ e n+pp+. Para a obtenção da segunda estrutura, além da região n+, foi necessário otimizar experimentalmente a região p+ com difusão de alumínio. A inovação deste trabalho consiste no desenvolvimento de células solares n+pp+ em silício multicristalino e com metalização por serigrafia, utilizando apenas um único passo térmico para a difusão dos dopantes fósforo e alumínio, e na comparação das células desenvolvidas n+pn+ e n+pp+. Neste trabalho, foi otimizado o processo de texturação isotrópico utilizando solução ácida. Um processo de texturação por radiação laser foi implementado e os resultados foram comparados com a refletância resultante da texturação em solução ácida. Obteve-se refletância média de 23 %, para o processo com solução ácida, e de 19,6 % para o processo com radiação laser. O tempo de processamento da texturação com radiação laser é elevado, encarecendo o processo. Portanto, optou-se pelo processo com ataque químico ácido. Constatou-se que a eficiência média de células solares n+pn+ sem texturação foi de 11,3 %, aumentando em 2 % (absoluto), quando foi implementada a texturação em solução ácida. Para o processo desenvolvido para fabricação de células sem campo retrodifusor, a maior eficiência alcançada foi de 13,8 %, com JSC = 29,3 mA/cm2, VOC = 595 mV e FF = 0,79. A eficiência máxima encontrada para células n+pp+ foi de 14,1 % e os valores dos parâmetros elétricos foram: JSC = 30,2 mA/cm2, VOC = 592 mV e FF = 0,78. Concluiu-se que a região de BSF não provoca melhora significativa na eficiência dos dispositivos, e que a pequena diferença entre as eficiências obtidas com as melhores células 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 2013-08-07T18:54:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000444963-Texto+Completo-0.pdf: 9592345 bytes, checksum: 74cbee3ddae4f6f5a8a66652e26a4072 (MD5) Previous issue date: 2012 / The main objective of this work was to fabricate and to characterize static concentrator photovoltaic modules (MEC-P) with bifacial solar cells and diffuse reflector. PV concentrator modules and PV standard modules with the same solar cell area were installed in a stand-alone PV system at 1. 5 years and these were electrically characterized after the solar radiation exposure. The PV systems were monitored, measuring the irradiance (total and ultraviolet) at the same plane of PV modules, the voltage of battery, the electric current to the load and the electrical voltage and current of PV modules. Two PV concentrators were manufactured with dimensions of 775 mm x 690 mm x 70 mm (length x width x thickness) and with 36 bifacial solar cells with 80 mm x 80 mm, soldered in series. With cells whose average efficiency was (13. 8 ± 0. 2) % and (13. 2 ± 0. 2) % for front and rear mode illumination, respectively, one module with efficiency of 7. 8 % was fabricated. By using solar cells of (13. 7 ± 0. 2) % / (13. 1 ± 0. 3) % for front / rear illumination mode, the efficiency achieved by the PV module was 7. 6 %.It was estimated that the temperature of the solar cells in PV module concentrators was about 5 °C to 9 °C higher than that of PV standard modules with the same type of glass and similar lamination materials. The PV concentrators were subjected to total radiation of around 1. 9 MWh/m² (6. 84 x 109 J/m²) for 1. 5 years and presented no degradation of their visual appearance as well as its electrical characteristics. The PV stand-alone system installed with MEC-P modules showed a monthly average efficiency of (6. 5 ± 1. 0) % in the period in which the load was held constant. The efficiency was 1. 0 % lower than that obtained with the modules MEC-P was due to the higher operating temperature, the higher reflectance of solar radiation when the PV modules are installed on the tilted plane and has variation of the angle of incidence during the day, the resistive losses in the system and because in the calculation of system efficiency it was considered the electrical energy produced and stored. / O objetivo principal deste trabalho foi fabricar e caracterizar módulos fotovoltaicos concentradores estáticos (MEC-P) com células solares bifaciais e refletor difuso. Módulos fotovoltaicos concentradores e módulos convencionais com a mesma área de células foram instalados em sistemas fotovoltaicos isolados por aproximadamente 1,5 anos e os mesmos foram caracterizados eletricamente após o período de exposição à radiação solar. Os sistemas fotovoltaicos foram monitorados, medindose a irradiância (total e ultravioleta) no plano dos módulos, a tensão do banco de baterias, a corrente elétrica na carga, a tensão e a corrente elétricas dos módulos fotovoltaicos. Dois módulos fotovoltaicos concentradores foram construídos com as dimensões de 775 mm x 690 mm x 70 mm (comprimento x largura x espessura) e com 36 células solares bifaciais de 80 mm x 80 mm, soldadas em série. Com células cuja eficiência média foi (13,8 ± 0,2) % e (13,2 ± 0,2) % para iluminação pela face frontal e posterior, respectivamente, fabricou-se um módulo com eficiência igual a 7,8 %. Com células de (13,7 ± 0,2) % / (13,1 ± 0,3) % para iluminação frontal/posterior, a eficiência alcançada pelo módulo foi de 7,6 %.Estimou-se que a temperatura das células solares nos módulos concentradores foi da ordem de 5 ºC a 9 ºC maior que a de células solares em módulos convencionais com o mesmo tipo de vidro e materiais de encapsulamento similares. Os módulos concentradores foram submetidos à radiação total de aproximadamente 1,9 MWh/m2 (6,84 x 109 J/m²) durante 1,5 anos e não apresentaram nenhuma degradação de seu aspecto visual bem como de suas características elétricas. O sistema fotovoltaico isolado instalado com módulos MEC-P apresentou uma eficiência média mensal de (6,5 ± 1,0) % no período em que a carga foi mantida constante. A eficiência de 1 % abaixo da obtida com os módulos MEC-P foi devida à maior temperatura de operação, a maior refletância da radiação solar quando os módulos são instalados no plano inclinado e há variação do ângulo de incidência durante o dia, às perdas resistivas no sistema e porque no cálculo da eficiência do sistema foi considerada a energia elétrica produzida e armazenada.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:54:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000392890-Texto+Completo-0.pdf: 5317627 bytes, checksum: 4b23b992da086b5e77942349bd4a71b0 (MD5) Previous issue date: 2007 / The use of the solar energy, renewable and clean, is one of the more promising alternatives to face the world energy challenge. In order to achieve high efficiency in solar cells, the frontal reflectance has to be reduced. The objective of this work is to develop antireflection coatings of zinc sulfide (ZnS) for silicon solar cells. Evaporation of ZnS thin films by resistive heating under high-vacuum conditions was implemented and optimized. A theoretical and experimental study was carried out to optimize the reflectance the films. The uniformity of the deposition was evaluated by the reflectance measurements. For polished wafers, the average reflectance in the wavelength range of 400 nm - 1050 nm was (12. 6 ± 0. 3) % and, for textured wafers, a average reflectance of (3. 3 ± 0. 2) % was found. The deposition rate of ZnS was increased from 0. 1-0. 2 nm/s to 0. 6- 0. 7 nm/s and this parameter showed low influence in the reflectance of the wafers. Bifacial and monofacial solar cells were manufactured and an increase of 12- 13% in the generated electric current was observed when ZnS thin films were deposited on textured wafers. It was also observed that the implementation of thermally growth silicon dioxide layers underneath ZnS coating can increase short-circuit current density by 2,7 mA/cm2, when the cell is illuminated the n+ doped face and of 11,8 mA/cm2 for illumination by p+ face. The influence of the thickness of the ZnS film was analyzed, varying the thickness of the film of ZnS by ±5 nm around the theoretical optimum. The experimental result showed that the current can decrease by 3% for 5 nm thicker films and 1% for 5 nm thinner ones. Metal grid was deposited by screen-printing and it was verified that a ZnS anti-reflection coating is not suitable for high temperature processes conventionally used to fire metal pastes, because e a rectifying metalsemiconductor barrier was formed. / O aproveitamento da energia gerada pelo Sol, renovável e limpa é hoje, uma das alternativas energéticas mais promissoras para enfrentar o desafio energético do mundo. Para se fabricar uma célula solar de alta eficiência, precisa-se reduzir a refletância da superfície. O objetivo deste trabalho é estudar o desenvolvimento e análise de filmes anti-reflexo (AR) de sulfeto de zinco (ZnS) para células solares. Inicialmente, foi implementado e otimizado um processo de deposição por aquecimento resistivo de filme anti-reflexo de ZnS sobre células solares. Foi realizado um estudo teórico e experimental para otimizar o filme de sulfeto de zinco, verificando a uniformidade da deposição por meio da medida da refletância. Para lâminas polidas, a refletância média no intervalo de comprimentos de onda entre 400 nm - 1050 nm foi de (12,6 ± 0,3)% e para lâminas texturadas a média foi de (3,3 ± 0,2)%. A variação da taxa de deposição de ZnS de 0,1 - 0,2 nm/s para 0,6 - 0,7 nm/s, demonstrou ter baixa influência na refletância das lâminas. Células solares mono e bifaciais foram fabricadas verificando-se que un aumento de 12 - 13 % na corrente elétrica gerada pode ser obtido pela deposição de filmes antireflexo de ZnS sobre lâminas texturadas. Verificou-se também que células bifaciais com óxido de silício (SiO2) sob o filme AR, tiveram aumento de densidade de corrente de 2,7 mA/cm2 para iluminação pela face n+ e 11,8 mA/cm2 para iluminação pela face p+, em relação às células sem SiO2.Foi analisada a influência da espessura do filme ZnS, variando o valor ótimo da espessura do filme de ZnS em ±5 nm. Os resultados mostraram que a corrente piora de 3% para filmes com espessuras de 5 nm abaixo do ótimo e de 1% para espessuras de 5 nm acima. Células solares com filme de ZnS foram metalizadas por serigrafia e constatou-se que este filme não é adequado para recozimento de pastas serigráficas em temperaturas superiores a 800 oC, pois formou-se uma barreira retificadora entre o metal e o semicondutor.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:54:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000393121-Texto+Parcial-0.pdf: 406310 bytes, checksum: 23e8baa18c7d49b0a33e7c6c6370fd48 (MD5) Previous issue date: 2007 / The aim of this work is to compare and analyze the aluminum gettering in the n+pp+ solar cell structure, taking into account that aluminum is deposited and diffused by different techniques in Czochralski silicon wafers. A p+ region was implemented in conventional and rapid thermal furnaces, by using two aluminum sources: from high vacuum evaporation and deposition B. Wafers with evaporated aluminum diffused in conventional furnaces presented a reduction in the minority carrier lifetime. Deposition B was used and aluminum was diffused at several temperatures in a convencional furnace. The carrier lifetime was achieved as high as 180 μs, related to a lifetime enhancement of 240 %. When aluminum layer is deposited by process B is carried out in a rapid thermal furnace, carrier lifetime was improved. Nevertheless, average lifetime was lower than those obtained in wafers processed in convencional furnace. Based on aluminum deposited by evaporation, four solar cell fabrication sequences was implemented, all of that with screen-printing metal deposition. First manufacturing sequences allowed the production of solar cells with efficiencies of 8. 7%, mainly limited by the rear face metal grid. This shortcoming was eliminated in the last two batches and an average efficiency of 11% was obtained for 4 cm2 cells. Best cell was 13. 6% efficient, typical for industrial silicon solar cells with screen-printed metal grid. / Os objetivos desta dissertação são comparar e analisar o gettering por alumínio, na estrutura n+pp+ de células solares, depositado e difundido por diferentes técnicas sobre lâminas de silício crescido pelo método Czochralski. A região p+ foi implementada em fornos convencionais e de processamento térmico rápido, empregando dois tipos diferentes de deposição: a evaporação de alumínio em alto vácuo e a deposição B. Nas difusões em fornos convencionais com evaporação de alumínio, houve uma redução no tempo de vida dos portadores minoritários. Foram alcançados aumentos no tempo de vida dos portadores minoritários significativos após a deposição B e são difundido em fornos convencionais. Ao final do processo, valores da ordem de 180 μs foram encontrados, correspondendo a um aumento de 240%. Para as difusões após a deposição B de alumínio em fornos de processamento térmico rápido, os melhores valores para os tempos de vida encontrados são da ordem de 116 μs em média inferiores à difusão em forno convencional. Com base nos resultados da difusão em forno convencional de alumínio evaporado, foram implementados quatro processos de fabricação de células solares com metalização por serigrafia. Nos dois primeiros testes, a eficiência máxima foi de 8,7%, limitada pelo processo de metalização, principalmente na face posterior. Este problema foi superado nos dois últimos lotes e a eficiência média obtida em células de 4 cm2 foi de 11%. O valor máximo foi de 13,6%, típico de células industriais com este tipo de metalização.

As fulgurações têm sido estudadas há muito tempo e continuam intrigando os cientistas solares. Nosso trabalho trata da relação entre fulgurações e cancelamento de fluxo. O cancelamento é um fenômeno observacional descoberto usando séries de magnetogramas na linha de visada, que consiste na aproximação e posterior desaparecimento de fluxo magnético nas zonas em que polaridades magnéticas opostas estão em aparente contato e mantém um alto gradiente de campo magnético. / Flares have been studied for a long time and continue to puzzle solar scientists. Our work is on the relationship between flares and flux cancellation. Flux cancellation is an observational phenomena discovered using series os magnetograms of the line-of-sight component. It consists of the encounter and further disappearance of magnetic flux where opposite magnetic polarities are in apparent contact with each other and maintain a high gradient of magnetic field.

As fulgurações têm sido estudadas há muito tempo e continuam intrigando os cientistas solares. Nosso trabalho trata da relação entre fulgurações e cancelamento de fluxo. O cancelamento é um fenômeno observacional descoberto usando séries de magnetogramas na linha de visada, que consiste na aproximação e posterior desaparecimento de fluxo magnético nas zonas em que polaridades magnéticas opostas estão em aparente contato e mantém um alto gradiente de campo magnético. / Flares have been studied for a long time and continue to puzzle solar scientists. Our work is on the relationship between flares and flux cancellation. Flux cancellation is an observational phenomena discovered using series os magnetograms of the line-of-sight component. It consists of the encounter and further disappearance of magnetic flux where opposite magnetic polarities are in apparent contact with each other and maintain a high gradient of magnetic field.