Fabricação de células solares utilizando como fonte dopante de silício tipo n

Abstract

A célula solar é o dispositivo responsável pela conversão direta da radiação eletromagnética em energia elétrica, a qual são criadas cargas que posteriormente são separadas pela junção p-n, dando origem a uma corrente fotogerada devido à radiação solar. As células solares mais comuns são baseadas em semicondutores cristalinos e são fabricadas por meio de junções p-n. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um processo de fabricação de células solares de junção p-n em lâminas de silício Si-Cz tipo p. Para difusão do fósforo foi utilizada uma solução dopante spin-on Glass (SOG), baseada em fósforo e desenvolvida em laboratório, que se caracteriza por ser menos tóxica tanto para o operador quanto ao meio ambiente, devido a utilização alternativa do ácido fosfórico frente ao oxicloreto de fósforo comumente utilizado pela indústria. Onde por meio da técnica de difusão por proximidade variou-se o parâmetro de tempo no processo de dopagem realizado. Para a caracterização das células obtidas foi realizado o levantamento da curva I-V dos dispositivos sob iluminação e no escuro, obtendo-se assim os parâmetros necessários para se calcular a eficiência das células. Verificou-se que células solares funcionam, porém com baixa eficiência (ordem de microwatts), onde os dispositivos produzidos não apresentaram o comportamento fotovoltaico esperado.

The solar cell is the device responsible for the direct conversion of electromagnetic radiation into electrical energy, which creates charges that are subsequently separated by the p-n interaction, giving rise to a photogenerated current due to solar radiation. The most common solar cells are fed in crystalline semiconductors and are manufactured through p-n junctions. This work presents the development of a manufacturing process for p-n effect solar cells in p-type Si-Cz silicon wafers. For phosphorus diffusion, a spin-on Glass (SOG) dopant solution was used, based on phosphorus and developed in the laboratory, which is characterized by being less toxic both for the operator and the environment, due to the alternative use of phosphoric acid compared to the phosphorus oxychloride commonly used by industry. Where by means of the proximity diffusion technique the parameter of time in the performed doping process was varied. For the characterization of the transmitted cells, a survey of the I-V curve of the devices under light and in the dark was carried out, thus obtaining the necessary parameters to calculate the efficiency of the cells. It was found that solar cells work, but with low efficiency (microwatts), where the devices produced did not show the expected photovoltaic behavior.