Célula solar IBC baseada em nova técnica de padronização atinge 20,41% de eficiência

Da pv magazine Global

Pesquisadores do centro de pesquisa alemão ISC Konstanz e da Universidade de Tecnologia de Delft (TU Delft), na Holanda, fabricaram uma célula solar de contato traseiro interdigitalizado (IBC) com uma nova técnica de padronização para estruturar a parte traseira do dispositivo.

“A arquitetura de contato traseiro interdigitalizado (IBC) pode produzir entre as mais altas eficiências de conversão de células solares baseadas em wafer de silício”, disse o autor correspondente da pesquisa, Vaibhav Kuruganti, à pv magazine. “Como ambas as polaridades são percebidas na  parte traseira, há uma necessidade definitiva de um passo de padronização. Algumas das técnicas comuns de padronização envolvem fotolitografia, modelagem a jato de tinta e ablação a laser. Em nosso trabalho, introduzimos uma nova técnica de padronização usando as características de oxidação aprimoradas sob as regiões de campo de superfície traseira (BSF) n++ dopadas localmente com laser.”

As regiões BSF criam curvatura de banda de energia que auxilia na separação de elétrons e buracos. Eles são muito úteis para dar o impulso extra necessário para a separação elétron-buraco nesta região remota.

O grupo de pesquisa usou uma camada de fosfossilicato de vidro (PSG) como camada precursora para a formação de regiões BSF n++ locais fortemente dopadas com laser. Ele depositou a camada de PSG via difusão POCl3, que é o método padrão para fabricação industrial de emissores do tipo n.

Os cientistas disseram que as regiões BSF n++ dopadas a laser exibiram um aumento de 2,6 vezes na espessura do óxido em comparação com as regiões BSF não dopadas a laser n+ depois de passar por oxidação térmica úmida de alta temperatura.

“Esse fenômeno pode ser atribuído às características de oxidação acelerada observadas nas regiões fortemente dopadas com fósforo e altas concentrações superficiais”, disse Kuruganti. “A utilização da seletividade da espessura do óxido serve a dois propósitos no  contexto da  célula solar IBC  . Em primeiro lugar, é empregado para a padronização do  lado traseiro da  célula. Além disso, o pós-padrão de óxido restante sob a região BSF n++ dopada a laser funciona como uma camada de mascaramento durante a subsequente difusão do tubo de tribrometo de boro de alta temperatura (BBr3), que é responsável pela  formação  do emissor na  parte traseira e do emissor flutuante dianteiro na  frente.”

Testada sob condições de iluminação padrão, a célula solar alcançou uma eficiência máxima de 20,41%, uma tensão de circuito aberto de 656,6 mV, uma densidade de corrente de curto-circuito de 40,38 A/mAcm2 e um fator de preenchimento de 77,39%.

“A utilização da seletividade da espessura do óxido sob regiões dopadas com e não dopadas com laser serve a dois propósitos no contexto da célula solar IBC, primeiro padronizando o lado traseiro e o segundo atuando como uma camada de mascaramento para a subsequente difusão do boro”, explicaram os cientistas.

A célula foi descrita no estudo “Structuring Interdigitated Back Contact Solar Cells Using the Enhanced Oxidation Characteristics Under Laser-Doped Back Surface Field Regions“, publicado na revista Applications and Materials Science.