Célula solar de heterounión con una eficiencia del 24,18 % mediante pasivación de silicio amorfo hidrogenado

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Fuente: https://www.pv-magazine.com

Un grupo de investigación holandés ha desarrollado una técnica de pasivación para células solares de heterounión basada en una capa de silicio amorfo hidrogenado. Su celda logró una eficiencia de conversión de energía certificada internamente del 24,18 %, un voltaje de circuito abierto de 726,0 mV, una corriente de cortocircuito de 39,97 mA/cm2 y un factor de llenado del 83,3 %.

La célula solar de heterounión desarrollada en TU Delft-

Imagen: Universidad Tecnológica de Delft

Un grupo de investigación de la Universidad Tecnológica de Delft ha construido una célula solar de heterounión de silicio mediante una nueva técnica de pasivación basada en el uso de una capa intrínseca de silicio amorfo hidrogenado ((i)a-Si:H). “El proceso de fabricación que desarrollamos es inmediatamente aplicable a la producción comercial”, dijo a pv magazine el autor correspondiente de la investigación, Yifeng Zhao .

Los científicos utilizaron un tratamiento post-plasma de hidrógeno optimizado (HPT) para mejorar las cualidades de pasivación de la superficie de las capas de (i)a-Si:H, que se depositaron a través de una herramienta de deposición de vapor químico mejorada con plasma (PECVD) de múltiples cámaras bajo varias temperaturas entre 140 C y 200 C.

También aplicaron un tratamiento de muy alta frecuencia (VHF) para mejorar la calidad del proceso de pasivación. “El tratamiento VHF consiste en plasma SiH 4 altamente diluido en H , que modifica principalmente la microestructura de las capas ( i )a-Si:H en lugar de depositar ( i )nc-Si:H, ya que no hay cambios en el espesor de ( i ) )a-Si:H se detectó mediante elipsometría espectroscópica (SE) después de 6 minutos de este tratamiento VHF”, explicaron.

El grupo de investigación utilizó la espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) para medir la evolución microestructural de las capas de ( i )a-Si:H en diversas condiciones. «Curiosamente, las películas porosas depositadas a temperaturas más bajas exhibieron cualidades de pasivación significativamente mejores y mejores con HPT aplicados adicionalmente, lo que favorece la formación de una película porosa y rica en H», afirmó. “Además, también notamos picos distintivos alrededor de Si-H W-RM en los espectros infrarrojos, que aparentemente revelan propiedades microestructurales de capas de ( i )a-Si:H de película delgada que aún no están claras, para las cuales investigaciones adicionales sobre la vibración todavía se requieren los orígenes de esos picos”.

La celda solar construida con esta técnica de fabricación a 160 C logró una eficiencia de conversión de energía certificada internamente del 24,18 %, un voltaje de circuito abierto de 726,0 mV, una corriente de cortocircuito de 39,97 mA/cm 2 y un factor de llenado del 83,3%. Esta celda presenta combinaciones de espesor mejoradas adicionales de la capa p . Una celda similar construida a 160 C sin la mejora de la capa p logró una eficiencia del 23,71 %, un voltaje de circuito abierto de 724,5 mV, una corriente de cortocircuito de 39,81 mA/cm 2 y un factor de llenado del 82,2 %.

“Dado que la temperatura de deposición de ( i )a-Si:H y las propiedades del material asociado afectan el rendimiento de las células solares, demostramos que los dispositivos de alto rendimiento deben cumplir requisitos críticos para optimizar el ( i )a-Si:H que no solo se limitan a una excelente calidad de pasivación superficial para reducir las pérdidas inducidas por la recombinación de la interfaz”, explicaron los académicos.

Presentaron la celda en el artículo » Efectos de la temperatura de deposición de ( i )a-Si:H en celdas solares de heterounión de silicio de alta eficiencia «, publicado en Progress in Photovoltaics . “Demostramos que la optimización cuidadosa de las capas de ( i )a-Si:H que cumplen ambos requisitos puede contribuir a una mayor eficiencia de las células solares SHJ”, concluyeron.

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