Caracterización, procesos y estructuras para la mejora de células solares de silicio

Abstract

Partiendo de los desarrollos tecnológicos previos introducidos por el instituto de Energía Solar de la UPM, la tesis presenta un camino de mejora de las células de P/Al de emisor profundo del Instituto, introduciendo una nueva tecnología basada en la realización de un contacto posterior local en las células, y la sustitución del proceso de "Gettering" de Aluminio por un proceso de "Gettering" de fósforo. En la tesis se tratan por tanto temas relacionados con la optimización y caracterización de los procesos de fabricación de estas células, así como temas relacionados con el material de partida del entorno industrial (el silicio Cz), y su utilización en estos procesos. De esta forma, diferentes análisis y experimentos se han realizado cubriendo un amplio abanico tecnológico; así algunos de los resultados y temas más destacables contenidos en la tesis son: La optimización del proceso de gettering alcanzando un máximo para la recuperación del tiempo de vida en volumen a una temperatura determinada durante un tiempo fijo. La caracterización del proceso de segregación que tiene lugar durante el "Gettering " de fósforo, encontrándose que este proceso sufre un cambio a alta temperatura que podría justificarse por el paso de una segregación sólido-sólido a una sólido-líquido. El desarrollo de diversos procesos de fabricación con contacto local posterior que han alcanzado eficiencias de conversión en células del 18%. El estudio del defecto metaestable asociado al O-B del silicio Cz y su interacción con algunos procesos de fabricación, especialmente con el gettering de fósforo. Además se muestran resultados de experimentos orientados a evaluar la influencia de otros defectos como son los autointersticiales en la reducción del defecto metaestable asociado al contenido de O-B. El análisis de nuevos materiales, que no presentan degradación con la luz, como son el silicio Cz dopado con galio y el silicio FZ fotovoltaico en su aplicación a los procesos de fabricación desarrollados. Y el análisis de la reducción del espesor de las células, la influencia del tiempo de vida en el volumen y la pasivación de la superficie posterior en su respuesta. Presentándose resultados experimentales de eficiencias en células delgadas del 17.4 % (en células de 100 micras de espesor sobre silicio Cz).