Fonte: www.ise.fraunhofer.de
L'uso di contatti selettivi del portatore di carica consente la realizzazione della massima efficienza delle celle solari preservando una sequenza di processo potenzialmente snella. Con il 25,3% per una cella solare di tipo n con contatto sul retro selettivo del portatore di carica su tutta l'area, Fraunhofer ISE detiene il record mondiale per le celle solari al silicio contattate su entrambi i lati. Il silicio di tipo n offre il vantaggio di una maggiore tolleranza alle impurità. Tuttavia, a causa del coefficiente di segregazione inferiore rispetto al silicio di tipo p, la variazione della resistenza di base aumenta. Grazie al flusso di corrente unidimensionale delle celle solari con contatti selettivi dei portatori di carica, la resistenza di base non influenza in modo significativo le prestazioni della cella. È stato dimostrato per la prima volta che si possono ottenere efficienze superiori al 25% per resistenze di base comprese tra 1 e 10Ωcm.
Il contatto selettivo del portatore di carica TOPCon (contatto passivato con ossido di tunnel) sviluppato presso Fraunhofer ISE si basa su un ossido di tunnel ultrasottile in combinazione con un sottile strato di silicio e consente un'eccellente selettività del portatore di carica. Utilizzando questo lato posteriore TOPCon (struttura cellulare, Fig. 1, 20´20 mm2), un grado di efficienza record del 25,3 % (Voc= 718mV, Js= 42,5 mA/cm2, FF=82,8%) potrebbe essere ottenuto su silicio di tipo n per una cella solare a contatto su entrambi i lati.
La qualità del wafer di silicio è essenziale per la produzione di celle solari altamente efficienti. A causa della maggiore tolleranza alle impurità e della mancanza di degradazione indotta dalla luce (LID), i livelli di efficienza attualmente più elevati vengono raggiunti su silicio di tipo n (in laboratorio e in produzione). Tuttavia, il coefficiente di segregazione più basso del silicio di tipo n rispetto al silicio di tipo p provoca una maggiore variazione nella resistenza di base durante la crescita dei cristalli. Per le celle solari con strutture laterali pronunciate (PERC, IBC), è possibile utilizzare solo wafer di silicio con determinate resistenze di base e quindi solo una parte dell'intera bacchetta di cristallo. Tuttavia, a causa del flusso di corrente unidimensionale nella base della cella solare TOPCon, la resistenza di base non ha un'influenza significativa sulle prestazioni della cella solare. Siamo stati in grado di dimostrare che questo può essere implementato anche in applicazioni pratiche per i massimi livelli di efficienza. Abbiamo ottenuto efficienze ≥25 % per la resistenza di base tra 1 e 10Ωcm. Tensioni a circuito aperto (Voc)>715 mV e i fattori di riempimento (FF)>81,5 % sono stati raggiunti per tutte le resistenze di base.
