Title

Desarrollo e Investigación de un proceso de fabricación de celdas solares basadas en la tecnología del c-Si

Author

JOSE DE JESUS MARTINEZ BASILIO

Contributor

MARIO MORENO MORENO (Thesis Adviser)

PEDRO ROSALES QUINTERO (Thesis Adviser)

Access level

Open Access

Summary or description

Electricity generated by solar energy conversion, is considerated one of the alternatives sources most promising and clear than can substitute the fossil fuels. By the photovoltaic effect, solar cells can covert solar radiation into electricity, for that reason the study and development has become in a topic of interest in recent years. By its advantages over other technologies, silicon is presented as ideal technology for the fabrication of Photovoltaics devices. However, in order to use solar cells in many countries as sustainable energy production is necessary reduce the production costs. The aim of this research work was to establish a fabrication process of simple structures of solar cells based in the crystalline silicon (c-Si) technology, maintaining competitive conversion efficiencies (12-15 %). The Spin-On Dopant Filmtronics SOD-P509 was used as n-type liquid source in the pn junction formation of the solar cells, a thin lm of silicon dioxide (SiO2) was deposited as single layer anti-reflection coating and aluminum (Al) was used for the metal contacts formation. Under this conditions an efficiency of 7.9 % was obtained. In order to improve the performance of the devices fabircated, techniques as surface texturization and back surface eld (BSF) were incorporated into the fabrication process. The surface texturization was made by alkaline solutions using the potassium hydroxide (KOH) as etchant solution in order to reduce supercial reflection losses. While the BSF was created by the aluminum diffusion in the rear side of the solar cells with the purpose of reducing surface recombination at the rear side of the devices. Conditions under which the highest efficiency of this work was reached: 14%.

La electricidad generada por medio la conversión de la energía solar, es considerada

como una de las fuentes alternas más prometedoras y limpias que puede sustituir

el uso de combustibles fósiles. Por medio del efecto fotovoltaico las celdas solares

poseen la capacidad de transformar la radiación solar en energía eléctrica, por lo

que su estudio y desarrollo se ha vuelto un tema de gran interés en años recientes.

Por sus diferentes ventajas, el silicio se presenta como la tecnología idónea para la

fabricación de los dispositivos fotovoltaicos. No obstante, para que las celdas solares

puedan ser ampliamente utilizadas en la mayoría de los países, es necesario reducir

los costos de producción.

Inicialmente, este trabajo de investigación se enfocó en establecer un proceso de

fabricación de estructuras simples de celdas solares, basadas en la tecnología del silicio

cristalino, tratando de mantener eciencias de conversión competitivas (12-15 %).

Para ello se utilizó una fuente líquida dopante tipo n (SOD-P509) en la formación de

la unión np de las celdas solares, una capa anti-reflejante sencilla a base de dióxido

de silicio (SiO2), y contactos metálicos hechos de aluminio (Al). Condiciones bajo

las cuales se obtuvieron eciencias del 7.9 %.

Posteriormente, y con el objetivo de incrementar el rendimiento de los dispositivos

fabricados; se incorporaron técnicas como el texturizado superficial y la formación

de un campo posterior (BSF) al proceso de fabricación. El texturizado se realizó por

medio de soluciones alcalinas utilizando el hidróxido de potasio (KOH) como solución

grabante, para tratar de disminuir las pérdidas por reflexión superficial. Con el

fin de disminuir la velocidad de recombinación superficial en la parte posterior de

las celdas, se incorporó una etapa para crear un campo posterior (BSF), mediante

la difusión de una película de aluminio en la parte trasera de los dispositivos. Bajo

estas condiciones se logró alcanzar un 14 % de eciencia en las celdas.

Publisher

Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica

Publish date

February, 2017

Publication type

Doctoral thesis

Publication version

Accepted Version

Format

application/pdf

Language

Spanish

Audience

Students

Researchers

General public

Source repository

Repositorio Institucional del INAOE

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