Células solares bifaciais industriais em lâminas de silício finas: análise de passivação de superfícies e tipo de silício

Resumo O objetivo deste trabalho foi analisar a passivação de superfícies com SiO2 em células solares bifaciais fabricadas em lâminas finas bem como avaliar a influência do tipo de silício monocristalino utilizado para fabricar as células solares. A estrutura implementada foi a n+pp+, com fósforo na face frontal e boro e alumínio na face posterior, formando uma região seletiva de campo retrodifusor. Foram usadas lâminas de silício Cz (Czochralski) e FZ (float zone) com 145 μm de espessura e implementou-se uma etapa térmica para crescer uma camada de SiO2 para passivar as superfícies. O óxido passivou as superfícies, proporcionando um aumento de 0,5% absolutos na eficiência das células solares fabricadas em silício FZ. As células solares produzidas em Si-Cz não obtiveram o mesmo aumento porque apresentaram uma elevada resistência em série. A célula solar fina mais eficiente foi fabricada com silício FZ e com superfícies passivadas, atingindo eficiência de 14,5% e de 11,1%, para iluminação pela face n+ e p+, respectivamente. As células em Si-Cz, mesmo com menor tempo de vida inicial dos portadores de carga minoritários, atingiram eficiências um pouco menores que estes valores. Abstract The aim of this paper was to analyze the surface passivation based on SiO2 for thin bifacial solar cells as well as to evaluate the influence of the type of substrate used to fabricate the cells. The n+pp+ structure was implemented, with phosphorus in the front face and boron and aluminum in the rear face, forming in the latter a selective back surface field. The Czochralski (Cz) and float zone (FZ) monocrystalline silicon wafers (145 μm thick) were used and a thermal step to grow a SiO2 layer to passivate the surfaces was implemented. The oxide passivated the surfaces, providing an absolute increase of 0.5% in FZ silicon solar cell efficiency. The solar cells produced in Si-Cz did not present the same increase because they showed a high series resistance. The more efficient thin solar cell was manufactured with Si-FZ and with oxidized surfaces, reaching the efficiency of 14.5% and 11.1%, for illumination by the n+ and p+ faces, respectively. The Si-Cz solar cells, even with a lower initial lifetime of minority carriers, reached slightly lower efficiencies than Si-FZ solar cells.