Dimensionnement des émetteurs enterrés EWT des cellules solaires industrielles à base de silicium multicristallin.

Abstract

La croissance de l'industrie photovoltaïque est basée sur la réduction des coûts de fabrication pour rendre l'énergie plus compétitive avec les combustibles fossiles. Pour atteindre cet objectif, nous devons réduire le ratio des coûts de production sur l'efficacité des cellules. L'alternative est de placer tous les contacts sur l'arrière des cellules solaires pour réduire les effets d'ombrage. L'une des technologies les plus récentes proposées est la structure EWT. Cette structure a un émetteur en face avant mais tous les contacts sont en face arrière. L'interconnexion de l'émetteur entre l'avant et l'arrière est réalisée à travers des trous dans le substrat. Ces trous, généralement percés au laser, sont diffusés et permettent ainsi d'assurer la collecte des porteurs depuis la face avant jusqu'à l'arrière. Ce concept augmente également la surface latérale de la jonction. Dans cette thèse, la simulation sous environnement Atlas / Silvaco a été utilisée pour optimiser les paramètres géométriques et physiques les plus importants des cellules solaires EWT au silicium multi-cristallin. La principale difficulté est le grand nombre de paramètres affectant les performances de ce type de structure. Cependant, notre étude se concentre sur le substrat, l'émetteur, le champ de surface arrière (BSF) et les contacts métalliques. Notre code de simulation numérique permet de trouver la conception optimale de la structure EWT. L'efficacité de conversion peut atteindre une valeur de 18,6% en considérant un substrat de silicium multi-cristallin de type p avec une durée de vie des porteurs minoritaires de l'ordre de 10-6s. Une autre partie concerne les effets des diélectriques sur le rendement de conversion des cellules solaires Différents matériaux, tels que Al2O3, HfO2, TiO2 et SiO2, ont été déposés par diverses techniques sur la face avant d'une cellule photovoltaïque EWT (Emitter Wrap Through) au silicium multi-cristallin (mc-Si ). L'épaisseur de la couche passivée a été optimisée en utilisant le logiciel Matlab. Les vitesses de recombinaison utilisées dans la simulation ont été tirées de la littérature. A l'aide du logiciel TCAD (2D) Silvaco / Atlas, les meilleurs résultats (pour les paramètres électriques) ont été obtenus avec TiO2 (indice de réfraction n = 2.6 à λ = 620nm pour une épaisseur de 5nm, un rendement de cellule solaire d'environ 20,5% est obtenu..