Étude de l’effet de recuit thermique RTP et son impact sur les performances des cellules solaires à base de silicium multicristallin dégradé par illumination (LID)

Abstract

L’objectif de notre projet est d’étudier la dégradation des propriétés électriques notamment la durée de vie des porteurs de charges des plaquettes de silicium de type-P sous illumination et de trouver un moyen de réduire leur effet par le biais d’un recuit thermique rapide. L’étude bibliographique nous a permis de comprendre les mécanismes de génération des défauts métastables liés au Bore-Oxygène (BO) sous illumination (LID). Les expériences que nous avons menées sur des plaquettes de silicium mono et multicristallin en utilisant une illumination continue durant 28 heures montrent une dégradation plus rapide de la durée de vie dans le multicristallin (Si-mc) que dans le monocristallin (Si-Cz). Par contre l’intensité de dégradation est plus prononcée dans les plaquettes Si-Cz à cause d’une forte concentration d’oxygène dans les plaquettes. Au niveau des cellules Si-Cz, la dégradation relative du rendement de conversion est de 1.1% en absolue. Pour les celles à base de Si-mc, la dégradation est de 0.7 % en absolue. Pour atténuer l’effet LID, nous avons procédé à des recuits thermiques rapides à différents pics de température (630°C, 650°C, 670°C). Nous avons constaté qu’un traitement thermique avec un pic de 070°C génère la plus faible valeur de densité effective de défauts liés au BO. The objective of our project is to study the degradation of electrical properties in the P-type silicon wafers under illumination and to reduce their effect using a Rapid Thermal Processing (RTP). The bibliographic study allowed us to understand the generation mechanisms of the metastable defects related to boron-oxygen (BO) under illumination (LID). The experiments we carried out on mono and multicrystalline silicon wafers using a prolonged illumination for 28 hours show a faster degradation of the electrical carrier lifetime in the multicrystalline (Si-mc) than in the single crystal (Si-Cz). On the other hand, the intensity of degradation is more pronounced in the Si-Cz wafers due to the high oxygen concentration. Light-induced-degradation experiment carried on Si-Cz cells shows a relative degradation of the conversion efficiency of about 1.1% in absolute. For those based on Si-mc, the degradation is 0.7% absolute. To mitigate the LID effect, we performed rapid thermal annealing at different temperature peaks (630 °C, 650 °C, 670 °C). We found that an RTP profile with a peak of 670 °C generates the lowest effective density value of BO-related defects.