Desenvolvimento e análise de passivação com dióxido de titânio em células solares com campo retrodifusor seletivo

Abstract

A passivação é uma importante etapa no processo de produção de células solares, pois visa corrigir os defeitos de superfície. Com o objetivo de desenvolver células solares de silício cristalino tipo p, grau solar, com BSF (back surface field – campo retrodifusor) seletivo e com passivação da superfície proporcionada por filme de dióxido de titânio, realizou-se deposição química em fase vapor a pressão atmosférica (APCVD) e por canhão de elétrons (E-Beam). Para os filmes depositados por E-Beam, verificou-se que a espessura de TiO2 que produziu a célula solar mais eficiente foi de 80 nm. Observou-se que quanto maior a espessura do filme, mais elevada foi a eficiência quântica interna (EQI) para comprimentos de onda curtos, indicando uma passivação de superfície variável com a espessura. As células em que a deposição de filme na face frontal foi realizada via APCVD se mostraram tão eficientes na redução da reflexão quanto as que receberam filme por E-Beam, embora a primeira técnica não produziu filmes de elevada homogeneidade no que se refere a espessura. Ao comparar as duas técnicas utilizadas para deposição de filme na face posterior, verificou-se que os melhores resultados foram obtidos com filmes depositados por APCVD. No que se refere a espessura do filme posterior obtido por APCVD, não se observou diferença entre as características elétricas de células solares com filmes finos e espessos. A célula solar mais eficiente produzida neste trabalho utilizou filmes de TiO2 obtidos por deposição química em fase vapor em ambas as faces, atingindo 15,6 % de eficiência e 34,9 mA/cm² de densidade de corrente de curto-circuito.

The surface passivation is an important step in solar cell manufacturing since it intends to fix the surface defects. In order to develop p-type crystalline silicon solar cells, solar grade, with surface passivation provided by titanium dioxide film, atmospheric pressure chemical vapor deposition (APCVD) and electron beam deposition (E-Beam) were carried out. For the films deposited by E-Beam, the thickness of TiO2, which has produced the most efficient solar cell, was of 80 nm. It was observed that how thicker the film, higher was the internal quantum efficiency (IQE) for short wavelengths, indicating a surface passivation that changes according to the thickness. The cells in which the film deposition on the front face was performed by APCVD were as efficient in to reduce the reflection as those with films deposited by E-Beam, although the first technique did not produce films with high homogeneity with regard to thickness. When the both techniques to deposit films on the back surface were compared, it was observed that the better results were obtained with APCVD films. Regarding the thickness of the films obtained by APCVD, it was not observed difference between the electrical characteristics of solar cells with thin and thick films. The most efficient solar cell produced in this work used TiO2 films obtained by chemical vapor deposition on both sides, reaching the efficiency of 15.6% and short-circuit current density of 34.9 mA/cm².