DESENVOLVIMENTO DE UM FORNO PARA FABRICAÇÃO DE CÉLULAS SOLARES DE SILÍCIO
DEVELOPMENT OF A FURNACE TO FABRICATE SILICON SOLAR CELLS
Garcia, Sérgio Boscato; Moehlecke, Adriano; Zanesco, Izete
http://dx.doi.org/10.4322/tmm.2012.017
Tecnol. Metal. Mater. Min., vol.9, n2, p.109-116, 2012
Resumo
O mercado mundial de células solares passou por um crescimento exponencial na última década e, atualmente, continua em expansão. Para produzir células solares, dopantes necessitam ser introduzidos nas lâminas de silício cristalino a fim de formar a junção pn. Este processo é realizado em fornos de difusão. O objetivo deste trabalho é apresentar o desenvolvimento de um forno de difusão compacto com capacidade para processar lâminas de silício de até 156 mm × 156 mm a temperaturas de até 1.100°C. O equipamento é automatizado e constituído por um sistema de aquecimento com três zonas e sistemas de carregamento das lâminas no forno e de controle dos fluxos de gases. Este é o primeiro forno para fabricação de células solares desenvolvido no Brasil e foi fabricado em conjunto com uma empresa brasileira.
Palavras-chave
Energia solar, Fornos, Célula solar
Abstract
Solar cell world market had an exponential growth in the last decade and nowadays it continues in expansion. To produce solar cells, dopants need to be introduced into the crystalline silicon wafer in order to form the pn junction. This process is carried out in diffusion furnaces. The aim of this paper is to present the development of a compact diffusion furnace to process up to 156 mm × 156 mm silicon wafers and to operate at temperature up to 1100°C. The furnace is automated and it is constituted by a heating system with three zones and systems to introduce the wafers inside the furnace as well as to control of gas flows. This equipment is the first one developed in Brazil to promote impurity diffusions in order to produce silicon solar cells and it was manufactured jointly with a Brazilian company.
Keywords
Solar energy, Furnace, Solar cell
Referências
1 HERING, G. Year of the tiger: PV cell output roared in 2010 to over 27 GW: beating 2006 through 2009
combined - but can the Year of the Rabbit bring more multiples? Photon International, p. 186-214, Mar. 2011.
2 GORIS, M. J. A. A. et al. Comparison of emitters diffused using an IR belt furnace and a POCl3 system. In: EUROPEAN PHOTOVOLTAIC SOLAR ENERGY CONFERENCE AND EXHIBITION, 17., 2001, Munique. Proceedings… Munique: WIP, 2001. p. 1535-8.
3 WOLF, S.; TAUBER, R. N. Silicon processing for the VLSI era. 2. ed. California: Lattice, 2000. v. 1: Process Technology, 890 p.
4 CHUNDURI, S. K. Doping for high performance: market survey on diffusion furnaces. Photon International, p. 204-20, Aug. 2008.
5 CHUNDURI, S. K. Doping to do well: market survey on diffusion furnaces. Photon International, p. 144-171, Aug. 2009.
6 CHUNDURI, S. K. 2010. Testing the tube: market survey on diffusion furnaces. Photon International, p. 260-83, Aug. 2010.
7 Energy Focus – ENF Ltd. Diffusion: cell production equipment. Disponível em:. Acesso
em: 10 de maio de 2011.
8 HEYNES, M. S. R.; WILKERSON, J. T. Phosphorus diffusion in silicon using POCl3. Electrochemical Technology, v. 5, n. 9-10, p. 464-7, 1967.
9 RUIZ, J. M. Final Process Identification Document (PID) for bifacial solar cells. Madrid: Instituto de Energia Solar, 1986. [Memória Interna UPM/IES/LS/9158].
10 MOEHLECKE, A. Conceptos avanzados de tecnologia para células solares con emisores p+ dopados con boro. 1996. 202 p. Tese [Doutorado] - Universidade Politécnica de Madri, Madri, 1996.
2 GORIS, M. J. A. A. et al. Comparison of emitters diffused using an IR belt furnace and a POCl3 system. In: EUROPEAN PHOTOVOLTAIC SOLAR ENERGY CONFERENCE AND EXHIBITION, 17., 2001, Munique. Proceedings… Munique: WIP, 2001. p. 1535-8.
3 WOLF, S.; TAUBER, R. N. Silicon processing for the VLSI era. 2. ed. California: Lattice, 2000. v. 1: Process Technology, 890 p.
4 CHUNDURI, S. K. Doping for high performance: market survey on diffusion furnaces. Photon International, p. 204-20, Aug. 2008.
5 CHUNDURI, S. K. Doping to do well: market survey on diffusion furnaces. Photon International, p. 144-171, Aug. 2009.
6 CHUNDURI, S. K. 2010. Testing the tube: market survey on diffusion furnaces. Photon International, p. 260-83, Aug. 2010.
7 Energy Focus – ENF Ltd. Diffusion: cell production equipment. Disponível em:
8 HEYNES, M. S. R.; WILKERSON, J. T. Phosphorus diffusion in silicon using POCl3. Electrochemical Technology, v. 5, n. 9-10, p. 464-7, 1967.
9 RUIZ, J. M. Final Process Identification Document (PID) for bifacial solar cells. Madrid: Instituto de Energia Solar, 1986. [Memória Interna UPM/IES/LS/9158].
10 MOEHLECKE, A. Conceptos avanzados de tecnologia para células solares con emisores p+ dopados con boro. 1996. 202 p. Tese [Doutorado] - Universidade Politécnica de Madri, Madri, 1996.