Sviluppo di processi di produzione e caratterizzazione di celle fotovoltaiche in silicio cristallino

Il Laboratorio “Celle solari in silicio cristallino” dell’ENEA sviluppa, attraverso le proprie competenze e risorse strumentali, processi innovativi per la produzione di celle fotovoltaiche in c-Si e fornisce consulenza e supporto all’industria nazionale del settore.

Elementi tecnici

Nel Laboratorio vengono sviluppati processi innovativi quali:

• processi basati su screen printing ad alta risoluzione;
• processi di deposizione a bassa temperatura di film di passivazione anche basati su materiali di nuovo tipo (es. Al₂O₃);
• processi in plasma per il miglioramento del confinamento ottico;
• realizzazione di celle con processi a bassa temperatura (eterogiunzioni) e con entrambi i contatti sul retro;
• realizzazione a bassa temperatura di contatti ohmici tramite processi laser localizzati.

Il Laboratorio è dotato di:

• Laboratorio per serigrafia per la realizzazione di celle di tipo commerciale;
• Laser di potenza Nd-Yag per grooving e doping;
• Sistemi per Edge isolation (dicing machine o processi in plasma);
• Forno a tubo da 8” per lo sviluppo di processi di drogaggio;
• PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) per la deposizione di strati di nitruro di silicio passivanti e antiriflesso;
• Clean room per processi tipici della microelettronica, cappe per trattamenti chimici;
• Sistemi da vuoto per deposizione di metalli e film antiriflesso tramite sputtering ed evaporazione e-beam;
• Sistemi di caratterizzazione per dispositivi e materiali;
• Dispositivi per microscopia ottica ed elettronica.

Queste le principali tecniche di caratterizzazione utilizzate per il controllo della qualità dei processi industriali:

• Misura delle caratteristiche IV al buio e sotto illuminazione standard AM1.5 (Classe A in continua)
• Risposta spettrale esterna ed interna
• Caratterizzazione ottica tramite spettrofotometro UV-VIS-NIR
• Caratterizzazione di regioni drogate per diffusione (mappatura di “sheet resistance” e profilometria Hall)
• Misure di tempi di vita e Suns-Voc su wafer e celle
• Misure di impedenza per caratterizzazione di strati passivanti
• Caratterizzazione di contatti metallici ( conducibilità, resistività di contatto e morfologia).

Risultati di rilievo

Tra i risultati di rilievo si citano:

• la messa a punto su scala industriale di celle a contatti sepolti realizzati via laser e serigrafia ad alta risoluzione con efficienza del 17% su silicio multicristallino e del 18% sul silicio monocristallino (20,3 % sotto luce concentrata);
• il brevetto della cella back contact ad eterogiunzione BEHIND.

Collaborazioni

Sono in corso collaborazioni con diverse industrie nazionali ed europee del settore tra cui Centrotherm, Chimet, TUV, XGroup.

Unità ENEA di riferimento

Unità Tecnica Fonti Rinnovabili – Centro Ricerche Casaccia

Referente

Alberto Mittiga: alberto.mittiga@enea.it

Tipologia di servizio: Sviluppo tecnologie,  Qualificazione e certificazione