Show simple item record

dc.contributorMartín García, Isidro
dc.contributor.authorAlmirall Canudas, Xavier
dc.contributor.otherUniversitat Politècnica de Catalunya. Departament d'Enginyeria Electrònica
dc.date.accessioned2017-06-20T09:12:59Z
dc.date.available2017-06-20T09:12:59Z
dc.date.issued2017-05
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/2117/105639
dc.description.abstractThis TFG is focused on the development of high quality n+ and p+ regions based on laser processed dielectric films. The involved films consist of a thin intrinsic amorphous silicon layer (a-Si:H(i)) capped with a doped (phosphorus for n+ and boron for p+ regions, respectively) amorphous silicon film (a-Si:H(n) or a-Si:H(p)). Finally, a dielectric silicon carbide layer (SiCx) is deposited on top. All these films are deposited by PECVD. This approach has already applied in finished c-Si solar cells for n+ regions with very thin aSi:H(i) in the range of 4-5 nm. Based on this results, this work has two main goals. Firstly, we explore the effects of increasing the thickness of the a-Si:H(i) layer on the surface passivation properties of the stack. As a figure of merit, we will use the effective surface recombination velocity (Seff): the lower the value, the better the passivation quality. The experimental results demonstrate that Seff is reduced to 1-3 cm/s when the a-Si:H(i) layer thickness is increased to 28 nm. Secondly, we develop good quality n + regions to create contacts on n-type c-Si substrates (n+/N) using this thicker a-Si:H(i) layers. The goal is to improve the performance of the n+ regions already developed in MNT group. We deduce a specific contact resistance in the 10-3 -10-4 ·cm2 range, which is an excellent result. Next, we use dummy n+/P junction to determine the optimum laser power which is 910-1160 mW. On the other hand a surface recombination velocity of 8500 cm/s is obtained at the n+ contacts. Despite this value is higher than expected, it still low enough to allow highefficiency solar cells. Finally, we explore the case of p + regions by changing the doping atoms in the intermediate a-Si:H film from phosphorus to boron. This is done by replacing phosphine (PH3) gas by Trimethilboron (TMB, (CH3)3B) gas during the film deposition. These regions create p+/N junctions in the final device. The characterization of test devices lead to an optimum laser power of 1010-1070 mW with a saturation current density of 1.58 pA/cm2 , which is a result comparable to the state of the art of similar junctions.
dc.description.abstractAquest TFG està enfocat en el desenvolupament de regions n+ i p+ d’alta qualitat basades en capes de dielèctric processades mitjançant làser. Les capes involucrades consten d’una fina capa intrínseca de silici amorf (a-Si:H(i)) coberta amb una capa de silici amorf dopat (amb fòsfor per als n+ i bor per a les regions p+ respectivament) (aSi:H(n) o a-Si:H(p)). Finalment una capa de carbur de silici dielèctric (SiCx ) es diposita al damunt de tot. Totes les capes es generaran per deposició mitjançant PECVD. Aquesta aproximació ja s’ha aplicat per al cas de cèl·lules solars de c-Si per a regions n+ amb una capa molt prima de a-Si:H(i) en un rang de grossor d’entre 4-5 nm. Basant-se en aquests resultats, aquest treball consta de dos objectius principals. En primer lloc, explorar els efectes que té incrementar el grossor de la capa de a-Si:H(i) sobre les propietats de passivació del “stack”. Com a figura de mèrit, s’utilitzarà la velocitat de recombinació efectiva (Seff): com més baix en sigui el valor, millor serà la passivació. Els resultats experiments demostren que Seff es redueix fins a 1-3 cm/s a l’incrementar-se el grossor de la capa de a-Si:H(i) fins a 28 nm. En segon lloc, desenvolupar regions n+ per a crear contactes en substrats de c-Si de tipus n (n+ /N) mitjançant capes de a-Si:H(i) més gruixudes. L’objectiu és millorar les especificacions de les regions n+ prèviament desenvolupades pel grup MNT. S’obté una resistència de contacte específica de en el range de 10-3 -10-4 ·cm2 , el qual es un resultat excel·lent. Seguidament utilitzarem unions n+ /P de prova per a determinar la potència òptima de làser que és de 910-1160 mW. D’altra banda, s’obté una velocitat de recombinació superficial de 8500 cm/s en els contactes n+ . A pesar que aquest valor és més alt de l’esperat, segueix sent suficientment baix com per a permetre cèl·lules solars d’altra eficiència. Finalment, s’explora el cas de regions p+ substituint els àtoms de fòsfor dopants en la capa intermitja a-Si:H per àtoms de bor. Això es podrà dur a terme substituint gas fosfina (PH3) per trimetilbor (CH3)3B) en el procés de deposició. Aquestes regions generaran unions p+ /N en el dispositiu final. La caracterització dels dispositius de prova ens porta a una potencia de làser òptima de 1010-1070 mW amb una densitat de corrent de saturació de 1,58 pA/cm2 , el qual és un resultat comparable a l’estat de l’art per a un unions similars.
dc.description.abstractEste TFG está enfocado al desarrollo de regiones n+ y p+ de alta calidad basadas en capas de dieléctrico procesadas mediante laser. Las capas involucradas constan de una fina capa intrínseca de silicio amorfo (a-Si:H(i)) cubierta con una capa de silicio amorfo dopado (con fósforo para los n+ y boro para las regiones p+ respectivamente) (a-Si:H(n) o a-Si:H(p)). Finalmente, una capa de carburo de silicio dieléctrico (SiCx) se deposita en la parte superior de todo. Todas las capas se van a generar por deposición mediante PECVD. Esta aproximación ya se ha aplicado para el caso de células solares de c-Si para regiones n+ con una capa muy delgada de a-Si:H(i) en un rango de grosor de entre 4-5 nm. Basándose en estos resultados, este trabajo consta de dos objetivos principales. En primer lugar, explorar los efectos que tiene incrementar el grosor de la capa de a-Si:H(i) sobre las propiedades de pasivación del “stack”. Como figura de mérito, se va a utilizar la velocidad de recombinación efectiva (Seff): cuanto más bajo sea su valor, mejor va a ser la pasivación. Los resultados experimentados demuestran que Seff se reducen hasta 1-3 cm/s al incrementarse el grosor de la capa de a-Si:H(i) hasta 28 nm. En segundo lugar, desarrollar regiones n+ para crear contactos en sustratos de c-Si de tipo n (n+ /N) mediante capas de a-Si:H(i) más gruesas. El objetivo es mejorar las especificaciones de las regiones n+ previamente desarrolladas por el grupo MNT. Se obtiene una resistencia de contacto específica en el rango de 10-3 -10-4 ·cm2 , el cual es un resultado excelente. Seguidamente se van a utilizar uniones n+ /P de prueba para determinar la potencia optima de laser que es de 910-1160 mW. En paralelo, se obtiene una velocidad de recombinación superficial de 8500 cm/s en los contactos n+ . a pesar de que este valor es más alto de lo esperado, sigue siendo suficientemente bajo como para permitir células solares de alta eficiencia. Finalmente, se explora el caso de regiones p+ sustituyendo los átomos de fosforo dopantes en la capa intermedia de a-Si:H para átomos de boro. Esto se podrá llevar a cabo sustituyendo gas fosfina (PH3) por trimetilboro ((CH3)3B) en el proceso de deposición. Estas regiones van a generar uniones p+ /N en el dispositivo final. La caracterización de los dispositivos de prueba nos lleva a una potencia de laser óptima de 1010-1070 mW con una densidad de corriente de saturación de 1,58 pA/cm2 , lo cual es un resultado comparable al estado del arte para uniones similares.
dc.language.isospa
dc.publisherUniversitat Politècnica de Catalunya
dc.rightsS'autoritza la difusió de l'obra mitjançant la llicència Creative Commons o similar 'Reconeixement-NoComercial- SenseObraDerivada'
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/es/
dc.subjectÀrees temàtiques de la UPC::Enginyeria electrònica
dc.subject.lcshSolar cells
dc.subject.lcshDielectric devices
dc.subject.lcshLasers
dc.subject.otherlaser doping
dc.subject.otherc-Si solar cells
dc.subject.otherdielectric films
dc.subject.otherDielèctrics -- Dispositius
dc.titleImprovement of highly-doped regions from laser processed dielectric films
dc.typeBachelor thesis
dc.subject.lemacCèl·lules solars
dc.subject.lemacDispositius dielèctrics
dc.subject.lemacLàsers
dc.identifier.slugETSETB-230.125780
dc.rights.accessOpen Access
dc.date.updated2017-06-01T05:51:00Z
dc.audience.educationlevelGrau
dc.audience.mediatorEscola Tècnica Superior d'Enginyeria de Telecomunicació de Barcelona
dc.audience.degreeGRAU EN ENGINYERIA DE SISTEMES ELECTRÒNICS (Pla 2009)


Files in this item

Thumbnail

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Spain
Except where otherwise noted, content on this work is licensed under a Creative Commons license : Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Spain