Interconexão entre células solares de perovskita e silício em dispositivos monolíticos Tandem de 2 terminais : estado da arte e desenvolvimentos futuros

RESUMO: A formação de uma junção de efeito túnel é um fator chave para atingir altas eficiências em células solares tandem. As técnicas reportadas para a formação de junções de silício em dispositivos monolíticos tandem de 2 terminais como a Deposição Química de Vapor Assistida por Plasma (PECVD) ou a Implantação Iónica possuem restrições do ponto de vista de custos ou de aplicação ao nível industrial. A alternativa em estudo assenta na aplicação da técnica de dopagem por laser para a fabricação de junções de efeito túnel de silício com elevado grau de cristalinidade. Para isso desenvolveu-se um setup que recorre a um laser pulsado com emissão na região do infravermelho Nd:YAG (1064nm) para fusão superficial do silício e à utilização de oxicloreto de fósforo (POCl3) como fonte de dopante. O laser está acoplado a uma cabeça galvanométrica com lente f-teta de forma a permitir redireccionar e focar o feixe na superfície da amostra. O processo em causa possui várias vantagens face a outros já utilizados, uma vez que é facilmente escalável, rápido, com potencial baixo custo de processamento e eficiente do ponto de vista energético.

ABSTRACT: The formation of a junction with tunneling effect is a key factor to achieve high efficiencies in tandem solar cells. The techniques reported for the formation of silicon junctions in 2-terminal tandem monolithic devices such as Plasma Assisted Vapor Chemical Deposition (PECVD) or Ionic Implantation have cost and application constrains at the industrial level. The alternative under study is based on the application of the laser doping technique for the manufacture of a silicon tunnel junction with a high degree of crystallinity. For this, a setup was developed using a pulsed laser with emission in the infrared region Nd:YAG (1064nm) for shallow surface melting of the silicon wafer and the use of phosphorus oxychloride (POCl3) as a source of dopant. The laser is coupled to a galvanometric head with a f-theta lens to allow redirecting and focusing the beam on the surface of the sample. This process has several advantages compared to others, since it is easily scalable, fast, energy efficient while presenting potentially low processing costs.

Description

CIES2020 - XVII Congresso Ibérico e XIII Congresso Ibero-americano de Energia Solar

Keywords

Solar energy Solar cells Tandem Silicon Laser

URI

http://hdl.handle.net/10400.9/3385

Citation

Gaspar, G... [et.al.] - Interconexão entre células solares de perovskita e silício em dispositivos monolíticos Tandem de 2 terminais : estado da arte e desenvolvimentos futuros. In: CIES2020: As Energias Renováveis na Transição Energética: Livro de Comunicações do XVII Congresso Ibérico e XIII Congresso Ibero-americano de Energia Solar. Helder Gonçalves, Manuel Romero (Ed.). Lisboa, Portugal: LNEG, 3-5 Novembro, 2020, p. 413-419