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http://inaoe.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1009/1467| Estudio y desarrollo de celdas solares basadas en estructuras de silicio cristalino / silicio amorfo dopado. | |
| OSCAR JAVIER VELANDIA CABALLERO | |
| MARIO MORENO MORENO PEDRO ROSALES QUINTERO | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución-NoComercial-SinDerivadas | |
| Cells HIT Crystalline silicon / Amorphous silicon Solar cell | |
| In this work, a process of manufacturing of HIT solar cells were developed, known as heterojunction cells between crystalline silicon N type substrate with a P-doped amorphous silicon as emitter and a thin Passivation layer of intrinsic amorphous silicon. They also have a n-doped amorphous silicon layer as back surface field.
The junction between crystalline silicon and doped amorphous silicon presents recombination centers, which impact in the decrease of the short circuit current (Isc) and open circuit voltage (Voc). To improve this junction, a thin layer of intrinsic amorphous silicon was deposited (i a-Si:H) with a thickness of 8 ± 2nm. This structure gets an Isc of 43 ± 2mA and a Voc of 0.44 ± 0.02 V. Increasing the thickness of this intrinsic film increases the Voc but decreases the Isc. Other methods have been analyzed and studied to improve this Voc without diminishing Isc.
The crystalline silicon substrate texturing improves the absorption of solar energy, which increases the Isc, but creates additional crystalline defects in the surface of the pyramids, then a wet passivation method was used, which consists on oxidation and etching cycles until eliminating these defects in the surface of the pyramids, keeping the Isc in 43 ± 2mA and improving the Voc at 0.5V. Finally, for a Voc improvement, without reducing the Isc, the substrate was texturized leaving the aluminum contacts area without texturing, obtaining a Voc of 0.54 V and the Isc at 43 ± 2mA.
To protect the amorphous films from environment, for collecting the generated hole-electron pairs, to improve the filling factor (F.F) and as anti-reflecting film, a transparent conductive oxide (TCO) film was deposited (Indium Tin Oxide, ITO) on both sides and finally aluminum contacts were evaporated.
The results obtained in this work, compared with previous works made at INAOE, in the manufacture of heterojunction cells was possible to increase the efficiency from 5.8% to 10.5%. In addition, a superior short circuit current of 45mA was obtained even more than the records reported by PANASONIC and KANEKA.
En este trabajo se desarrolló un proceso de fabricación de celdas solares de heterounión con película intrínseca (HIT). Dichas celdas están constituidas de un sustrato de silicio cristalino tipo n, una película de silicio amorfo hidrogenado (a-Si:H) dopado tipo p, que funciona como emisor y entre ellas una capa delgada de a-Si:H intrínseco que funciona como capa pasivante de defectos. Adicionalmente para recolectar los pares electrón hueco foto-generados y como película anti reflejante, sobre la película de a-Si:H dopado se deposita una película de óxido transparente conductor (óxido de estaño dopado con indio, ITO). Finalmente, los contactos metálicos superior e inferior de la celda son de aluminio. La unión entre el silicio cristalino y el silicio amorfo dopado presentan centros de recombinación, los cuales se ven reflejados en la disminución de la corriente de corto circuito (Isc) y, principalmente, el voltaje de circuito abierto (Voc). En esta tesis con el fin de mejorar esta unión, se depositó una capa intermedia de silicio amorfo intrínseco con espesor de 8±2nm. Esta estructura entregó una Isc de 43±2mA y un Voc de 0.44±0.02V. Notamos que, al aumentar el espesor de esta película intrínseca, aumenta el Voc, pero disminuye la Isc. Por lo que se analizó y estudiaron otros métodos para lograr aumentar este Voc sin disminuir la Isc. El texturizado del sustrato de silicio cristalino favorece la absorción de energía solar lo cual incrementa la corriente Isc, pero puede provocar defectos de nano rugosidad en la superficie de las pirámides aumentando la recombinación de portadores en la unión de silicio cristalino con la película de a-Si:H intrínseco. Por lo que se usó un método húmedo de pasivación que consistió en ciclos de oxidación de la superficie con ácido nítrico (HNO₃) y luego grabado de ese oxido con ácido fluorhídrico (HF) hasta lograr eliminar estos defectos en la superficie de las pirámides, logrando mantener la Isc en 43±2mA y mejorando el Voc a 0.5V. Finalmente para obtener una última mejora en el Voc sin perjudicar la Isc, se texturizó el sustrato dejando el área donde se depositan los contactos de aluminio sin texturizar, logrando obtener un Voc de 0.54V y la Isc en43±2mA. Con respecto a los resultados obtenidos en este trabajo se lograron eficiencias de 10.5% en celdas de 1 cm², bajo radiación AM 1.5. Adicional a esto se obtuvo una densidad de corriente de corto circuito (Jsc) de hasta 45mA/cm2, la cual es comparable a la Jsc de celdas sol | |
| Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica | |
| 2018-09 | |
| Tesis de maestría | |
| Español | |
| Estudiantes Investigadores Público en general | |
| Velandia Caballero, O. J., (2018). Estudio y desarrollo de celdas solares basadas en estructuras de silicio cristalino / silicio amorfo dopado, Tesis de Maestría, Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica | |
| ELECTRÓNICA | |
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| Aparece en las colecciones: | Maestría en Electrónica |
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