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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.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede2.pucrs.br:tede/3240 |
| Date | 19 July 2013 |
| Creators | Sauaia, Rodrigo Lopes |
| Contributors | Zanesco, Izete |
| Publisher | Pontif?cia Universidade Cat?lica do Rio Grande do Sul, Programa de P?s-Gradua??o em Engenharia e Tecnologia de Materiais, PUCRS, BR, Faculdade de Engenharia |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da PUC_RS, instname:Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, instacron:PUC_RS |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | -7432719344215120122, 500, 600, -655770572761439785 |
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