Tecnologia em Metalurgia, Materiais e Mineração
https://tecnologiammm.com.br/article/doi/10.4322/tmm.2013.019
Tecnologia em Metalurgia, Materiais e Mineração
Artigo Original

CARACTERIZAÇÃO E ANÁLISE DE UM FORNO PARA FABRICAÇÃO DE CÉLULAS SOLARES

CHARACTERIZATION AND ANALISYS OF A FURNACE TO FABRICATE SOLAR CELLS

Garcia, Sérgio Boscato; Moehlecke, Adriano; Zanesco, Izete

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Resumo

A indústria de células solares vem apresentando significativos índices de crescimento e envolve uma vasta gama de fornecedores de equipamentos específicos como os fornos de difusão, necessários para a formação da junção pn na fabricação dos dispositivos de silício. O objetivo deste trabalho é apresentar a análise térmica e a caracterização das difusões realizadas no primeiro forno de difusão desenvolvido e fabricado no Brasil. Os perfis de temperatura, longitudinal e radial ao tubo, foram medidos e analisados. Os resultados da caracterização definem uma zona de processamento de 200 mm com variação inferior a 6°C para temperaturas de até 965°C, sendo possível processar 40 lâminas de silício. Foram realizados processos de difusão em lâminas de silício monocristalino e obtiveram-se regiões n+, dopadas com fósforo, com resistência de folha com desvio padrão um pouco acima do obtido em fornos comerciais importados. Não se observou contaminação das lâminas nos processos de difusão e, inclusive, houve uma melhora do tempo de vida dos portadores de carga minoritários.

Palavras-chave

Forno de difusão, Célula solar, Caracterização térmica

Abstract

The solar cell industry has presented high growth rates and dealt with a large portfolio of suppliers for specific equipments like diffusion furnaces needed to produce the pn junction in the fabrication of silicon devices. The aim of this paper is to present the thermal analysis and the characterization of diffusions carried out in the first diffusion furnace developed and fabricated in Brazil. Longitudinal and radial temperature profiles were measured and analyzed. Results of the characterization defined a processing zone of 200 mm with temperature variation lower than 6°C for the temperatures up to 965°C. In the processing zone, 40 silicon wafers can be processed. Diffusion processes were performed in monocrystalline silicon wafers and n+ regions doped with phosphorus presented standard deviation of sheet resistance slightly higher than that obtained in imported commercial furnaces. Wafer contamination was not observed during diffusion processes and the minority carrier lifetime was improved.

Keywords

Diffusion furnace, Solar cell, Thermal characterization

Referências



1 Hering G. Enter the dragon: PV cell production rises 36 percent in 2011 to 37 GW, as the heat of ongoing oversupply – fueled by China’s rapid rise – reshapes the industry. Photon Int. 2012 Mar:132-161.

2 Garcia SB, Moehlecke A, Zanesco I. Desenvolvimento de um forno para fabricação de células solares de silício. Tecnol Metal Mater Miner. 2012;9:109-116.

3 Heynes MSR, Wilkerson JT. Phosphorus diffusion in silicon using POCl3. Electrochem Tech. 1967;5: 464-467.

4 Filomena GZ, Moehlecke A, Zanesco I, Marcolino JB. Avaliação dos efeitos de gettering por fósforo. In: Anais do 2. Congresso Brasileiro de Energia Solar, 3. Conferência Latino-americana da ISES [CD-ROM]; 2008; Florianópolis, Brasil. Florianópolis: ABENS; 2008.

5 Schroder DK. Semiconductor material and device characterization. 3. ed. New Jersey: John Wiley & Sons; 2006.

6 Jaeger RC. Introduction to microelectronic fabrication: modular series on solid state devices. 2. ed. New Jersey: Prentice Hall; 2002.

7 Zanesco I, Moehlecke A, Prá Veleda P. Belt furnace versus standard tube furnace to produce Al BSF. In: Proceedings of 25. European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition, 5. World Conference on Photovoltaic Energy Conversion; 2010; Valencia, Espanha. Munique: WIP; 2010. p. 2501-2504.

8 Kang JS, Schroder DK. Gettering in silicon. J Appl Phys. 1989;65:2974-2985. http://dx.doi.org/10.1063/1.342714

9 Bruschi DL, Moehlecke A, Zanesco I, Rosta RC. Desenvolvimento de células solares em silício tipo n com emissor formado por boro. Matéria (Rio J). 2011;16:775-787.
588696e27f8c9dd9008b4743 tmm Articles
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