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Moehlecke, Adriano et al. Otimização das regiões dopadas de células solares considerando o tipo de metalização. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENERGIA SOLAR, 2007, Fortaleza. Anais... Fortaleza: ABENS, 2007.
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Resumo

A célula solar é o dispositivo que converte energia solar em elétrica. O objetivo deste trabalho é apresentar os resultados da otimização das regiões dopadas de células solares para dois tipos de metalização de alta definição. Foi otimizada a estrutura n+pp+, em substrato de Si-Cz, considerando que o emissor n+ é obtido em fornos convencionais e a região p+ é processada em um forno de processamento térmico rápido. As simulações foram realizadas com o software PC-1D e um programa computacional em Visual Basic. Na região n+, a malha da metalização de alta qualidade e custo é formada pela deposição em vácuo de Ti-Ag e Ti-Cu e na região p+ é de Al-Ag e Al-Cu. A malha formada por deposição química sem eletrodos (electroless) é constituída por Ni-Ag e Ni-Cu em ambas regiões. Desta forma, foi possível analisar a influência de dois metais para a constituição da malha metálica: cobre e prata. Foram simuladas células solares para calcular a tensão de circuito aberto, a corrente de curto-circuito, o fator de forma e a eficiência de conversão. Encontrou-se que para a metalização por evaporação de Ti e Ag, a resistência de folha (R:) do emissor n+ deve ser de 85 ?/: a 170 ?/:. Para a região p+, com Al e Ag, este parâmetro é de 160 ?/:. No entanto, para metalização por electroless, com malha metálica com Ni e Cu, o valor de R: pode variar de 92 ?/: a 148 ?/: para a região n+ e entre 115 a 160 ?/: para a face p+. A eficiência das células solares para ambos tipos de metalização é de 18% considerando o tempo de vida dos portadores minoritários de 200 µs.

Abstract

Solar cells convert solar energy to electric energy. The aim of this paper is to present the results of the optimization of highly doped regions for two kinds of high definition metallization. The n+pp+ cell was optimized for Si-Cz and taking into account that the n+ emitter is achieved in conventional furnaces and the p+ region is processes in a rapid thermal furnace. The simulations were carried out with the software PC-1D and a Visual Basic computer program. In the n+ region the high quality and high cost metallic grid is formed with Ti-Ag and Ti-Cu and in the p+ region the grid is of Al-Ag and Al-Cu, both deposited by vaccum evaporation. The grid formed by chemical deposition without electrodes (electroless) is constituted of Ni-Ag and Ni-Cu in both doped regions. Therefore, the influence of two metals to form the metallic grid Cu and Ag was analysed. Solar cells were simulated to calculate the open circuit voltage, the short circuit current, the fill factor and the conversion efficiency. For vaccum evaporated Ti and Ag, the sheet resistance of emitter is of 85 ?/: to 170 ?/:. For p+ region with Al and Ag, the sheet resistance is 157 ?/:. However, for electroless of Ni and Cu, the sheet resistance may be between 92 ?/: and 148 ?/: to n+ region and in the range of 115 ?/: and 160 ?/: to p+ face. The solar cells efficiency for both kind of metallization is 18% taking into account that the minority carrier lifetime is 200 µs.
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