Análise da passivação com SiO 2 na face posterior e frontal de células solares com campo retrodifusor seletivo

RESUMO A passivação das superfícies das células solares de silício é importante para obter alta eficiência, pois reduz a recombinação dos portadores de carga minoritários. O crescimento de SiO2 é a técnica mais efetiva para passivar lâminas de silício cristalino. O objetivo deste trabalho é apresentar o desenvolvimento e a análise da passivação na face posterior e frontal com diferentes espessuras de SiO2, crescido por oxidação seca. Células solares foram processadas com campo retrodifusor seletivo em lâminas de silício Czochralski, tipo p, grau solar. O emissor frontal foi produzido pela difusão de fósforo e o campo retrodifusor seletivo foi formado pela difusão de boro e alumínio, para possibilitar a passivação também na face posterior. Variou-se a temperatura (Toxi) e o tempo (toxi) de oxidação para formar camadas de SiO2 com diferentes espessuras. Com base em trabalhos anteriores, fixou-se toxi em 7 minutos e variou-se Toxi de 770 °C a 920 °C. A seguir, fixou-se Toxi em 800 °C e variou-se toxi de 2 a 90 minutos. As espessuras das camadas de SiO2 produzidas variaram entre 7 e 80 nm no emissor frontal e entre 1 e 14 nm na face posterior. Para avaliar a passivação, comparou-se a tensão de circuito aberto (Voc) e constatou-se que aumentou até toxi = 45 min e até Toxi = 860 °C. Com base nestes resultados, variou-se o tempo de oxidação para Toxi = 860 °C. A maior Voc, de 604 mV, foi obtida para: a) Toxi = 860 °C e toxi = 30 min e b) Toxi = 800 °C e toxi = 45 min, resultando em uma camada de SiO2 da ordem de 50 - 60 nm e de 10 - 14 nm na face dopada com fósforo e com boro, respectivamente. A maior eficiência alcançada foi de 16,0 %. ABSTRACT The silicon solar cell passivation is essential to achieve high efficiency, because reduces the minority charge carrier recombination. The SiO2 growth is the most effective technique to passivate crystalline silicon wafers. The goal of this paper is to present the development and analysis of the rear and front passivation with different thicknesses of SiO2, grown by dry oxidation. Solar cells were processed with selective back surface field (BSF) in solar grade p-type Czochralski-grown wafers. The front emitter was produced by phosphorus diffusion and the selective BSF was formed by boron and aluminum diffusion to allow the passivation also in the rear face. The oxidation temperature (Toxi) and time (toxi) were ranged to form SiO2 layer with different thicknesses. Based on previous studies, the Toxi was kept at 800 °C and the toxi was ranged from 2 minutes to 90 minutes. In the next step, the Toxi was ranged from 770 °C to 920 °C for the toxi = 7 minutes. The thicknesses of the SiO2 layer ranged from 7 nm to 80 nm in the front emitter and from 1 nm to 14 nm in the rear face. The open circuit voltage (Voc) was compared to evaluate the passivation and this parameter increased up to toxi = 45 minutes and up to Toxi = 860 °C. Based on these results, the oxidation time was ranged for Toxi = 860 °C. The higher Voc, of 604 mV, was obtained for: Toxi = 860 °C and toxi = 30 minutes and b) Toxi = 800 °C and toxi = 45 min, resulting in a SiO2 layer of around 50 - 60 nm and of 10 - 14 nm in the phosphorus and boron doped face, respectively. The highest achieved efficiency was of 16.0 %.