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rapporti - Deliverable

Sviluppo dei processi post-crescita per la realizzazione di una cella solare miniaturizzata ad alta efficienza

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Sviluppo dei processi post-crescita per la realizzazione di una cella solare miniaturizzata ad alta efficienza

Lo scopo del lavoro effettuato è stato quello di valutare l’efficacia dei processi post crescita su prototipi di celle solari a multi giunzione (MJ) per poter incrementare il valore di fattore di concentrazione da 500 a 1000 soli e consentire, così, l’aumento del valore di efficienza di conversione del dispositivo fotovoltaico.

Lo scopo del lavoro effettuato è stato quello di valutare l’efficacia dei processi post crescita su prototipi di celle solari a multi giunzione (MJ) per poter incrementare il valore di fattore di concentrazione da 500 a 1000 soli e consentire, così, l’aumento l’ efficienza di conversione del dispositivo fotovoltaico. La cella solare, di dimensione 2,4 mm x 2,4 mm (area totale: 5.76 mm2), è stata progettata con lo scopo di minimizzare gli effetti di resistenza serie indotti dalla maggiore densità di corrente a cui la cella si trova a lavorare in seguito al valore più elevato del fattore di concentrazione. La tecnica di litografia a fascio elettronico (SEM) è stata utilizzata per realizzare le maschere per metallizzazione del contatto frontale, per la separazione tra le celle (MESA) e per la deposizione dell’ossido antiriflesso (ARC Antireflection Coating). Sono state messe a confronto due tecniche di separazione delle celle dal wafer (MESA): i) quella che prevede il processo di attacco chimico ad umido; ii) quella che prevede il taglio con lame diamantate. La sperimentazione ha anche riguardato il processo di pulizia pre-metallizzazione del retro su celle cresciute su substrati di GaAs.

Tramite i test CTLM (Circular Transmission Line Model), è stato possibile verificare che, grazie all’elevato livello di drogaggio del CAP (strato finale della cella MJ su cui viene eseguito il contatto metallico), non è necessario eseguire un processo termico di lega per migliorare il contatto ohmico su GaAs, probabilmente per il suo alto drogaggio. Per evitare possibile danneggiamento o ombreggiamento sulla cella provocato dal posizionamento dei puntali di misura, la caratterizzazione delle celle miniaturizzate, sia dal punto di vista delle misure al simulatore solare che della risposta spettrale, ha richiesto la saldatura delle stesse su basette dedicate.

La saldatura della metallizzazione del fronte alla basetta è stata eseguita tramite tecnica wire bonder. Tale saldatura è stata ottimizzata anche grazie ad un’adeguata pulizia sia della cella che della basetta utilizzando il nuovo Plasma Cleaner installato presso il laboratorio processi RSE di Piacenza. Per verificare la bontà della saldatura del contatto frontale alla basetta è stato progettato un sistema di Pull Test che può essere eseguito tramite una macchina per prove meccaniche di trazione e compressione. Al fine di ridurre i costi del dispositivo fotovoltaico a MJ è stato infine avviato uno studio circa le diverse tecniche di riutilizzo del substrato.

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