Laser annealing di Silicio policristallino per celle fotovoltaiche avanzate

I pannelli fotovoltaici sono una delle principali fonti di energia pulita e la necessità di sostituire i combustibili fossili è evidenziata dall’emergenza climatica. Per questo è essenziale sviluppare celle fotovoltaiche più efficienti, in grado di sostenere una parte della richiesta energetica del pianeta. Al momento i pannelli fotovoltaici più diffusi nel mercato sono le celle fotovoltaiche PERC (Passivated Emitter Rear Contact), la cui efficienza satura a 23.3%. In questa tesi viene studiato un tipo di contatti alternativo al PERC, denominato TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact) in cui al fine di limitare la ricombinazione dei portatori e di conseguenza aumentare l’efficienza della cella è depositato uno strato nanometrico di diossido di silicio sul substrato di silicio cristallino n-type Czochralski, seguito da uno strato di silicio policristallino drogato ad alte concentrazioni con Boro, oppure Gallio come drogante alternativo. I campioni sono forniti dal National Renewable Energy Laboratory (USA), mentre la diffusione dei droganti è stata eseguita tramite Pulsed Laser Melting (PLM) presso il Dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Università di Padova, una tecnica innovativa che permette di fondere solo la superficie del silicio lasciando intatti gli strati più profondi, permettendo sia un maggiore controllo della diffusione che l’ottenimento di concentrazioni di drogaggio estremamente elevate. Obiettivo della tesi è studiare la stabilità termica delle regioni drogate con questa tecnica. Dopo aver processato i campioni a diverse densità di energia, essi sono stati sottoposti a processi termici RTP (Rapid Thermal Processing) in un forno per 10s a temperature crescenti (fino a 1000°C). Il risultato di ogni processo è stato studiato tramite misure elettriche Van der Pauw-Hall e misure di profilometria chimica mediante Spettrometria di Massa di Ioni Secondari.