Pulsed Laser Melting applicato al drogaggio di silicio policristallino in celle fotovoltaiche

Il lavoro effettuato in questa tesi si è svolto nell’ambito della collaborazione tra il Dipartimento di Fisica e Astronomia di Padova e l’NREL (National Renewable Energy Laboratory), in particolare il gruppo di lavoro di Paul Stradins, ed è stato svolto nell’ambito del progetto per Infrastrutture Strategiche di Ricerca SENSITISE ”Sistema laser di potenza a eccimeri per il trattamento e sintesi di superfici”, finanziato dall’Università di Padova Bando UNIPD-ISR 2017. L’obiettivo principale del progetto è l’attivazione di drogante p-type su un wafer di c-Si n-Cz, passivato con SiO2 impiegato come ossido di tunnel, con l’utilizzo della tecnica del pulsed laser melting (PLM) allo scopo di realizzare celle fotovoltaiche avanzate. Lo studio di questo nuova metodologia di drogaggio è motivato dalle difficoltà, incontrate utilizzando metodi tradizionali, di drogare p-type un wafer silicio n-type senza degradare lo strato di ossido di tunnel. Uno sviluppo collaterale indagato dallo studio riguarda la possibilità di realizzare drogaggi estremamente precisi e ben localizzati. Ottenere questi risultati mediante il pulsed laser melting potrà rivelarsi utile nella realizzazione di celle PV a base di c-Si di nuova generazione: la presenza di contatti solamente sul retro richiede infatti l’alternarsi di aree con diverso drogaggio sulla sola superficie posteriore. Il processo è stato testato con l’uso di tre droganti: come droganti p-type sono stati utilizzati boro e gallio, mentre come drogante n-type il fosforo. Le tecniche di deposizione di questi elementi sono state il chemical vapor deposition e l’impianto ionico, il drogaggio vero e proprio, ovvero la diffusione e attivazione elettrica degli atomi droganti, è stato eseguito per mezzo del pulsed laser melting. Successivamente i campioni sono stati caratterizzati con misure di mobilità e dose dei portatori di carica, dei profili di concentrazione e di fotoluminescenza in modo da verificare la qualità del drogaggio dei campioni e le condizioni dello strato passivato SiO2.