La discusión en la industria fotovoltaica solar sobre qué tecnología de silicio cristalino (c-Si) es dominante ha sido un largo tiempo: monocristalino, cultivado mediante el método de Czochralski, o multicristalino, fabricado mediante solidificación direccional. Recientemente, el mono tradicionalmente de mayor costo se está volviendo comparable en una base de $ / W instalada a multi, lo que lleva a un crecimiento significativo en la cuota de mercado del mono en 2016. Ahora comienza a ser interesante examinar los diferentes méritos y defectos de los diferentes tipos de mono Si la tecnología.
Las células mono c-Si pueden dividirse ampliamente en dos categorías; p-tipo y n-type. Las células de tipo P están dopadas con átomos que tienen un electrón menos que el silicio, como el boro, lo que resulta en una carga positiva (p). Las células de tipo N, por otro lado, están dopadas con átomos que tienen un electrón más que el silicio, lo que las hace negativas (n). Si bien las células de tipo n ofrecen un mayor potencial de eficiencia que las células de tipo p, son más costosas (Lai, Lee, Lin, Chuang, Li y Wang, 2016).
El principal problema que enfrentan los fabricantes de células cuando intentan vender células de c-Si de tipo p es la degradación inducida por la luz (LID). La LID es un fenómeno que conduce a la degradación del tiempo de vida del portador de las células de silicio monocristalino de tipo p durante la exposición a la luz; la vida útil del portador minoritario se ve afectada por la luz a medida que los portadores en exceso se inyectan en la célula (Walter, Pernau y Schmidt, 2016). El tiempo de vida del portador minoritario de una celda, que se define como el tiempo promedio que un portador puede pasar en un estado excitado después de la generación de un agujero de electrones antes de la combinación, determina la eficiencia de la celda. Las células con tiempos de vida de portadores minoritarios más cortos generalmente serán menos eficientes que las células con tiempos de vida más largos.
Los materiales de tipo n para el proceso de fabricación de células solares exigen algún paso adicional en comparación con las células solares fabricadas en sustratos de tipo p. De hecho, los sustratos de tipo p tienen algunas ventajas en términos del procesamiento de las células solares, como la conveniencia de la obtención de fósforo, que ayuda a mejorar la eficiencia celular, específicamente para las obleas de mc-Si. La formación de emisores en el caso de los sustratos de tipo n se debe realizar mediante el proceso de difusión de boro, que requiere temperaturas más altas en comparación con la difusión de fósforo para las células de tipo p, lo que hace que el proceso de fabricación de células sea más complejo. Además, el proceso para dos pasos de difusión separados (emisor y BSF) lo hace aún más complicado y costoso. Durante el proceso de difusión de boro, otro problema importante es la formación de la capa rica nata (BRL) que es buena para el propósito de la regeneración pero degrada la vida útil del portador en masa. Recientemente, se ha desarrollado un método particularmente eficaz para eliminar BRL sin la inyección de impurezas que se acumulan.
Hay una serie de estructuras de células solares con mayor eficiencia que ya se han implementado con éxito utilizando sustratos de tipo n. La Figura 1 ilustra brevemente estas estructuras de células solares en sustratos de tipo n. Las estructuras celulares diseñadas en sustratos de tipo n se tratarán brevemente en las secciones anteriores. Estas estructuras celulares se pueden clasificar de acuerdo con las técnicas utilizadas para el procesamiento celular y se describen a continuación: (1) campo de superficie frontal (FSF) Las células emisoras Al (células n + np +) pueden tener los contactos en la parte frontal o La parte trasera y normalmente tiene fósforo difuso FSF; (2) las células emisoras frontales del campo de la superficie posterior (BSF) (células p + nn +) también pueden tener los contactos ya sea en la parte delantera o trasera, y son comúnmente emisores dopados con boro con BSF dopado con fósforo; (3) las células de los emisores implantados con iones tienen el emisor formado por el proceso de implantación de iones y se pueden realizar para los esquemas de contacto frontal y posterior en las estructuras n + np + y p + nn +; (4) heterounión con estructura celular intrínseca de capa delgada (HIT).
Figura 1: estructuras de células solares de sustrato tipo N
