Célula solar TOPCon bifacial de área grande con 23.01% de eficiencia

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

La celda de tipo n se construyó con contactos de pasivación de poli-Si LPCVD dopados con fósforo y logró un voltaje de circuito abierto notable de 691,7 mV. Según sus creadores, con algunos ajustes, la celda puede ser adecuada para la producción comercial.

Un grupo de investigación internacional ha fabricado una célula solar TOPCon bifacial de gran área con contactos pasivantes basada en películas de silicio policristalino (poli-Si) dopado p in situ , utilizando  deposición de vapor químico a baja presión (LPCVD) .

Los científicos adoptaron un enfoque industrial para LPCVD y utilizaron un emisor frontal de difusión de boro homogéneo y metalización serigrafiada. » La película de poli-Si se depositó en … equipos LPCVD de una sola oblea», dijo el autor correspondiente de la investigación, Meriç Fırat, a pv magazine . «Ya hay herramientas disponibles de los fabricantes de herramientas que son capaces de procesos LPCVD con dopaje in situ, con una uniformidad decente de película de poli-Si».

Las películas de poli-Si se integraron en la celda en dos conjuntos de experimentos .

A través de un primer experimento, destinado a evaluar el impacto de las películas en el rendimiento de la célula, los investigadores construyeron un  dispositivo bifacial de 241,3 cm ² con un diseño de barra colectora cero en ambos lados y un silicio hidrogenado de deposición química de vapor mejorada con plasma (PECVD) de 70 nm de espesor. Película de nitruro (SiNx: H) aplicada en la parte posterior para mejorar la calidad de pasivación. “Para la metalización, las pastas de plata y plata / aluminio fueron serigrafiadas en los lados posterior y frontal, respectivamente, seguido de la cocción de las pastas a través de las películas de SiNx: H para realizar contactos con el poli-Si y el emisor”, explicaron. . «La cocción se realizó con una velocidad de cinta de 150 pulg./min y una temperatura máxima establecida de 855 grados Celsius».

» La envoltura de la película de poli-Si LPCVD en la parte frontal se eliminó enmascarando la parte frontal con una máscara de monóxido de silicio (SiO _x ) de 200 nm de espesor cultivada mediante deposición de vapor químico mejorada con plasma … antes de LPCVD y utilizando grabado en seco». Fırat declaró. «Estamos seguros de que esta parte del proceso puede simplificarse y transferirse a equipos industriales capaces de eliminar la película de poli-Si no deseada en la parte frontal mediante grabado de una cara de alto rendimiento».

A través de un segundo experimento, destinado a investigar el impacto de la morfología de la superficie trasera en la célula, los académicos realizaron el cribado en una serie de células con una superficie trasera pulida, una capa de SiO _{x de} 90 nm de espesor depositada por PECVD en una sola oblea. sistema en la parte superior de la película frontal SiNx: H y una rejilla metálica para crear un doble revestimiento antirreflectante (DARC) destinado a reducir la reflectancia frontal.

Se analizó el rendimiento de todas las células solares en condiciones de iluminación estándar y también se realizó una inspección por microscopía óptica para evaluar la calidad de los contactos serigrafiados. El mejor rendimiento se logró mediante una celda con una superficie posterior pulida que utiliza el DARC y que consta de una pila de películas de SiNx de 70 nm y SiOx de 90 nm. Este dispositivo alcanzó una eficiencia de conversión de energía del 23,01%, un voltaje de circuito abierto alto de 691,7 mV, una corriente de cortocircuito de 40,95 y un factor de llenado del 81,25%.

“Las células solares que aparecen en nuestro artículo se pueden transferir con bastante facilidad a la producción comercial”, prosiguió F ı rat. “Se requeriría un esfuerzo inicial para transferir el proceso LPCVD basado en dopaje in situ a equipos industriales de tipo discontinuo, pero consideramos que esto se puede lograr. La ganancia de eficiencia obtenida con el DARC probablemente no sea transferible al nivel de módulo, por lo que todavía no estoy seguro de si el DARC se usaría en la producción industrial «.

El dispositivo se presentó en el artículo “Células solares n-TOPCon bifaciales de gran área con contactos pasivantes de poli-Si LPCVD dopados con fósforo in situ”,  que se publicó recientemente en Solar Energy Materials and Solar Cells . El grupo de investigación estaba formado por científicos de las entidades de investigación belgas KU Leuven , VITO , imec y UHasselt , así como de la Universidad de Kuwait .