Una célula solar IBC basada en una nueva técnica de patrón alcanza una eficiencia del 20,41%

Investigadores del centro de investigación alemán ISC Konstanz y de la Universidad Tecnológica de Delft (TU Delft), en los Países Bajos, han fabricado una célula solar de contacto posterior interdigitado (IBC) con una nueva técnica de patrón para estructurar la cara posterior del dispositivo.

“La arquitectura de contacto posterior interdigitado (IBC) puede ofrecer una de las mayores eficiencias de conversión de células solares basadas en obleas de silicio”, declaró a pv magazine Vaibhav Kuruganti, autor correspondiente de la investigación. “Dado que ambas polaridades se realizan en la cara posterior, es necesario un paso de modelado. Algunas de las técnicas más comunes son la fotolitografía, el estampado por chorro de tinta y la ablación por láser. En nuestro trabajo, hemos introducido una novedosa técnica de patrón que utiliza las características de oxidación mejoradas bajo las regiones de campo de superficie posterior (BSF) n++ dopadas localmente con láser”.

Las regiones BSF crean una curvatura de la banda de energía que ayuda a la separación de electrones y huecos. Son muy útiles para dar el empuje extra necesario para la separación electrón-hueco en esta región remota.

El grupo de investigación utilizó una capa de vidrio de fosfosilicato (PSG) como capa precursora para la formación de regiones BSF n++ locales fuertemente dopadas con láser. Depositó la capa de PSG mediante difusión de POCl3, que es el método estándar para la fabricación industrial de emisores de tipo n.

Los científicos afirmaron que las regiones n++ BSF dopadas con láser presentaban un grosor de óxido 2,6 veces superior al de las regiones n+ BSF no dopadas con láser tras someterse a oxidación térmica húmeda a alta temperatura.

“Este fenómeno puede atribuirse a las características de oxidación acelerada observadas en las regiones fuertemente dopadas con láser de fósforo con altas concentraciones superficiales”, dijo Kuruganti. “La utilización de la selectividad del espesor del óxido tiene dos propósitos en el contexto de la célula solar IBC. En primer lugar, se emplea para el patrón de la cara posterior de la célula. Además, el óxido restante tras el patronaje bajo la región n++ BSF dopada con láser funciona como capa de enmascaramiento durante la posterior difusión tubular a alta temperatura de tribromuro de boro (BBr3), responsable de la formación del emisor en la parte trasera y del emisor flotante en la parte delantera.”

Probada en condiciones de iluminación estándar, la célula solar alcanzó una eficiencia máxima del 20,41%, una tensión de circuito abierto de 656,6 mV, una densidad de corriente de cortocircuito de 40,38 A/mAcm2 y un factor de llenado del 77,39%.

“La utilización de la selectividad del grosor del óxido en las regiones dopadas y no dopadas por láser tiene dos finalidades en el contexto de la célula solar IBC: en primer lugar, el modelado de la cara posterior y, en segundo lugar, actuar como capa de enmascaramiento para la posterior difusión del boro”, explican los científicos.

La célula se describe en el estudio “Structuring Interdigitated Back Contact Solar Cells Using the Enhanced Oxidation Characteristics Under Laser-Doped Back Surface Field Regions” (Estructuración de células solares de contacto dorsal interdigitadas mediante la mejora de las características de oxidación de las regiones de campo dorsal dopadas con láser), publicado en la revista Applications and Materials Science.