{"id":106690,"date":"2011-07-02T00:00:00","date_gmt":"2011-07-02T00:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/sin-categoria\/defect-engineering-strategies-for-solar-grade-silicon-and-their-optimization-by-predictive-simulation\/"},"modified":"2011-07-02T00:00:00","modified_gmt":"2011-07-02T00:00:00","slug":"defect-engineering-strategies-for-solar-grade-silicon-and-their-optimization-by-predictive-simulation","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/politecnica-de-madrid\/defect-engineering-strategies-for-solar-grade-silicon-and-their-optimization-by-predictive-simulation\/","title":{"rendered":"Defect engineering strategies for solar grade silicon and their optimization by predictive simulation"},"content":{"rendered":"

Tesis doctoral de Jasmin Hofstetter <\/strong><\/h2>\n

Para hacer frente a la reciente escasez de si ultra puro debido al crecimiento exponencial del mercado fotovoltaico (pv), las instituciones de i + d y los productores de silicio comenzaron a desarrollar y aplicar nuevos procesos de purificaci\u00f3n del silicio para aplicaciones fotovoltaicas. el denominado silicio de calidad solar (sog si) requiere niveles de pureza menores a los del si de calidad electr\u00f3nica y por lo tanto, da margen para la reducci\u00f3n del coste de la energ\u00eda solar fotovoltaica. Sin embargo, hasta la fecha no existen especificaciones estandarizadas de sog si y la adaptaci\u00f3n del proceso de fabricaci\u00f3n de c\u00e9lulas solares a materiales de si de menor calidad sigue siendo un reto para los fabricantes de c\u00e9lulas solares. en esta tesis las concentraciones aceptables de diferentes impurezas met\u00e1licas representativas se calculan en diferentes etapas de la cadena de producci\u00f3n de la c\u00e9lula solar: en el dispositivo final, en la oblea de si multicristalino (mc) y en el si de partida. A lo largo de la cadena de producci\u00f3n, se supone que las concentraciones de impurezas son alteradas por un gettering durante la difusi\u00f3n de p (pdg), parte del procesamiento de c\u00e9lula solar, y por la segregaci\u00f3n s\u00f3lido-l\u00edquido durante el crecimiento del lingote. Se muestra que la principal reducci\u00f3n de las concentraciones totales de impurezas se consigue durante la cristalizaci\u00f3n mientras que el pdg permite sobre todo la reducci\u00f3n de \u00e1tomos met\u00e1licos intersticiales que forman defectos de alta recombinaci\u00f3n. Adem\u00e1s, se muestra que las impurezas r\u00e1pidas como fe y cu pueden estar presentes en el silicio de partida en concentraciones mucho m\u00e1s altas que las impurezas lentas como cr y ti. el fe es una de las impurezas met\u00e1licas m\u00e1s abundante y perjudicial en si. Adem\u00e1s de su presencia en materiales de partida de menor calidad, una considerable contaminaci\u00f3n por fe tiene lugar durante el crecimiento del lingote mc-si a trav\u00e9s de la difusi\u00f3n desde las paredes del crisol. M\u00e1s del 50 % de las obleas de mc-si vienen de las regiones del borde del lingote, de modo que una reducci\u00f3n efectiva del fe durante el procesamiento de la c\u00e9lula solar es esencial para lograr altas eficiencias de conversi\u00f3n en obleas de mc-si. Por ello en esta tesis se desarrolla un modelo para simular la cin\u00e9tica de los defectos de fe durante el procesamiento de la c\u00e9lula solar y para predecir su eficiencia a partir de la concentraci\u00f3n y distribuci\u00f3n de fe en obleas mc- si. El modelo impurity-to-efficiency (i2e) es validado por la simulaci\u00f3n de experimentos realizados en obleas de diferentes alturas de un lingote mc-si intencionadamente contaminado con fe. La distribuci\u00f3n del fe precipitado en estas obleas se mide por medio de la microscop\u00eda de fluorescencia de rayos x y se utiliza como par\u00e1metro de entrada para las simulaciones, junto con concentraciones de fe total e intersticial publicadas para este material. Los tiempos de vida de electrones antes y despu\u00e9s del procesado y la eficiencia de c\u00e9lula se calculan para un perfil de tiempo y temperatura industrial est\u00e1ndar de pdg. En las regiones del lingote donde los defectos de fe son los principales limitantes del rendimiento se logra una buena coherencia entre los resultados experimentales y la simulaci\u00f3n. posteriormente, el modelo i2e validado se utiliza para estudiar la eficacia de diferentes esquemas de gettering en la reducci\u00f3n del fe intersticial en obleas de mc-si de diferentes contenidos y distribuciones de fe. Se muestra que un pdg extendido, que consiste en la difusi\u00f3n de p a altas temperaturas seguida por un enfriamiento lento a temperatura ambiente (ta) o por un recocido a baja temperatura (lta), disminuye las concentraciones de fei en mayor medida que lo consigue un pdg est\u00e1ndar. Durante un pdg extendido la extracci\u00f3n de fei a la capa sumidero de p domina a la reducci\u00f3n por gettering interno debida a fen\u00f3menos como el de la precipitaci\u00f3n de fei a precipitados de fesi2 tambi\u00e9n se muestra que, cuando pdg es seguido por lta, existe una temperatura \u00f3ptima de recocido para cualquier tiempo de proceso dado. por \u00faltimo, los resultados te\u00f3ricos obtenidos mediante simulaciones se ponen a prueba experimentalmente. En un primer experimento, se miden el tiempo de vida de los electrones y la concentraci\u00f3n de fei en diferentes obleas mc-si antes y despu\u00e9s de un pdg est\u00e1ndar. Se muestra que el fei es el defecto principal limitante del tiempo de vida en la mayor\u00eda de las obleas mc-si. en un segundo experimento, diferentes conjuntos de obleas vecinas de mc-si tipo p se someten a un recocido a alta temperatura seguido por un enfriamiento r\u00e1pido o lento a ta en diferentes ambientes gaseosos (n2, o2 o pocl3). Antes y despu\u00e9s del procesado, se miden el tiempo de vida de electrones y la concentraci\u00f3n de fei en cada oblea. Se observa que durante un pdg extendido se consiguen mayores tiempos de vida y menores concentraciones de fei frente a un pdg est\u00e1ndar. Adem\u00e1s, los experimentos confirman que realmente la extracci\u00f3n de fei a la capa sumidero de p es el efecto dominante frente al gettering interno. en un tercer experimento, diferentes conjuntos de obleas vecinas mc-si se someten a diferentes pasos cortos de lta despu\u00e9s del pdg. En estas obleas, el aumento de tiempo de vida y la reducci\u00f3n de fei predichos por las simulaciones no se pueden reproducir con los experimentos. cartograf\u00edas de tiempo de vida revelan grandes \u00e1reas de alta densidad de dislocaciones (dl) que inhiben la extracci\u00f3n eficaz de fei y que limitan los tiempos de vida de los electrones. Sin embargo, en algunas de las obleas investigadas se observa un aumento del tiempo de vida dentro de algunos granos en comparaci\u00f3n con pdg est\u00e1ndar. Por lo tanto, se espera que en obleas de mc-si con bajas densidades de dl, un tratamiento corto de lta a temperatura \u00f3ptima conduzca a una mejora de tiempo de vida considerable. Es un tratamiento f\u00e1cil de implementar en la cadena industrial de proceso y tiene el potencial de conducir a un aumento de la eficiencia de c\u00e9lula solar de hasta un 0,4 % absoluto.<\/p>\n

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Datos acad\u00e9micos de la tesis doctoral \u00abDefect engineering strategies for solar grade silicon and their optimization by predictive simulation<\/strong>\u00ab<\/h3>\n
    \n
  • T\u00edtulo de la tesis:<\/strong>\u00a0 Defect engineering strategies for solar grade silicon and their optimization by predictive simulation <\/li>\n
  • Autor:<\/strong>\u00a0 Jasmin Hofstetter <\/li>\n
  • Universidad:<\/strong>\u00a0 Polit\u00e9cnica de Madrid<\/li>\n
  • Fecha de lectura de la tesis:<\/strong>\u00a0 07\/02\/2011<\/li>\n<\/ul>\n

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    Direcci\u00f3n y tribunal<\/h3>\n
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    • Director de la tesis<\/strong>\n
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      • Carlos Del Ca\u00f1izo Nadal<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n
      • Tribunal<\/strong>\n
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        • Presidente del tribunal: Antonio Luque l\u00f3pez <\/li>\n
        • tonio Buonassisi (vocal)<\/li>\n
        • M\u00aa teresa Carballo fern\u00e1ndez (vocal)<\/li>\n
        • Juan Carlos Jimeno cuesta (vocal)<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<\/ul>\n

           <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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