Texturização da superfície de silício monocristalino com NH4OH e camada antirrefletora para aplicações em células fotovoltaicas compatíveis com tecnologia CMOS

Abstract

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de células fotovoltaicas de junção n+/p em substratos de Si com processos de fabricação totalmente compatíveis com a tecnologia CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor). Os processos compatíveis desenvolvidos neste trabalho são as técnicas: i) de texturização da superfície do Si, com reflexão da superfície texturizada de 15% obtida com a formação de micro-pirâmides (alturas entre 3 e 7 µm), utilizando-se solução alcalina de NH4OH (hidróxido de amônia), que é livre da contaminação indesejável por íons de Na + e K + quando se utiliza soluções tradicionais de NaOH e de KOH, respectivamente, e ii) de deposição ECR-CVD (Electron Cyclotron Resonance -Chemical Vapor Deposition) da camada antirrefletora (ARC) de SiNX (nitreto de silício), que é executada em temperatura ambiente, portanto pode ser feita após a finalização da célula sem danificar trilhas metálicas e alterar a profundidade da junção n+/p. A caracterização desta camada ARC mostrou que o nitreto tem índice de refração de 1,92 e refletância mínima de 1,03%, o que é um excelente resultado para uso em células solares (ou fotovoltaicas).Foram fabricadas cinco séries de células fotovoltaicas, utilizando-se a texturização com NH4OH e a camada antirrefletora de nitreto de Si. Em quatro séries utilizou-se o processo de implantação de íons de fósforo ( 31 P + ), com posterior recozimento, para a formação da região n+, enquanto que na quinta série foi utilizado o processo de difusão térmica. As eficiências máximas para as células fabricadas são de 9% e de 12%, respectivamente, para as células feitas utilizando os processos de implantação e de difusão térmica, indicando que a implantação de íons causa danos na rede cristalina do silício, que o posterior recozimento não consegue corrigir, o que reduz a eficiência da célula.