Influência do ataque anisotrópico e do processo de queima de pastas metálicas em células solares industriais

Abstract

O objetivo desta tese é analisar a influência do ataque anisotrópico e do processo de queima de pastas metálicas em células solares industriais. Para implementar a malha metálica em células solares por serigrafia é realizado um passo térmico de queima de pastas metálicas. Durante este processo, a pasta de prata deve perfurar o filme antirreflexo para estabelecer o contato elétrico com a lâmina de silício. Porém, este processo pode alterar as propriedades do filme antirreflexo e as características elétricas das células solares. Para analisar o efeito deste passo térmico nos filmes antirreflexo, depositaram-se, por evaporação em alto vácuo com canhão de elétrons, TiO2, Ta2O5 e Si3N4 sobre as lâminas de silício texturadas, com e sem camada passivadora de SiO2 de 10 nm. As espessuras dos filmes foram definidas considerando a reflexão mínima em 550 nm e variaram-se a temperatura e velocidade da esteira do forno usado na queima de pastas. Observou-se que a refletância média 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 refletância mínima para comprimentos de ondas menores. Concluiu-se que devem ser depositados filmes de maior espessura para compensar estas mudanças na refletância. Em relação ao processo para formação de micropirâmides nas superfícies, o processo foi otimizado usando a refletância média como parâmetro. Para verificar a influência da espessura do filme de TiO2 nas características elétricas de células solares, foram fabricados dispositivos com estrutura n+pn+.

The objective of this dissertation is to analyze the influence of the texture etching and the metal paste firing process on industrial silicon solar cells. In order to implement the metal grid of solar cells by screen-printing, a thermal step to fire metal paste is carried out. During this process, the paste has to be fired through the antireflecting layer to establish the ohmic contact to the silicon wafer. However, the firing process may change the properties of the antireflection film and the electrical characteristics of the cells. To analyze the impact of this thermal step on antireflecting coatings, TiO2, Ta2O5 and Si3N4 films were deposited, by evaporation at high vacuum with electron beam, on textured silicon wafers, coated and uncoated with a 10 nm thick passivating SiO2 layer. The thin film thickness was set taking into account the minimum reflectance at 550 nm and temperature and belt speed of the furnace was varied. It was observed that the average reflectance increased from 0. 5% to 1. 5% to TiO2 and Ta2O5 and, for Si3N4 films, from 1. 0% to 2. 3%, shifting the minimum reflection to smaller wavelengths. Concerning the process to obtain micropyramids on the surfaces, process was optimized taking into account the average reflectance. To check the influence of the antireflection film thickness in the solar cell electric characteristics, n+pn+ solar cells were manufactured