Source : www.ise.fraunhofer.de
L’utilisation de contacts sélectifs par porteur de charge permet la réalisation des rendements les plus élevés des cellules solaires tout en préservant une séquence de processus potentiellement maigre. Avec 25,3 % pour une cellule solaire de type n avec contact arrière sélectif par porteur de charge pleine zone, Fraunhofer ISE détient le record du monde des cellules solaires en silicium contactées des deux côtés. Le silicium de type n offre l’avantage d’une tolérance plus élevée aux impuretés. Cependant, en raison du coefficient de ségrégation inférieur par rapport au silicium de type p, la variation de la résistance de base augmente. Grâce au flux de courant unidimensionnel des cellules solaires avec des contacts sélectifs du porteur de charge, la résistance de base n’influence pas de manière significative les performances des cellules. Il a été démontré pour la première fois que des rendements supérieurs à 25 % peuvent être obtenus pour des résistances de base comprises entre 1 et 10 Ωcm.
Le contact topcon (tunnel oxide passivated contact) à contact sélectif du porteur de charge développé chez Fraunhofer ISE est basé sur un oxyde tunnel ultra-mince en combinaison avec une fine couche de silicium et permet une excellente sélectivité du porteur de charge. Utilisation de cette face arrière TOPCon (structure cellulaire, Fig. 1, 20'20 mm2), un degré record d’efficacité de 25,3 % (VOc= 718 mV, Js= 42,5 mA/cm2, FF = 82,8 %) pourrait être réalisé sur du silicium de type n pour une cellule solaire contactée des deux côtés.
La qualité de la plaquette de silicium est essentielle pour la production de cellules solaires très efficaces. En raison de la tolérance plus élevée aux impuretés ainsi que de l’absence de dégradation induite par la lumière (LID), les degrés d’efficacité actuellement les plus élevés sont atteints sur le silicium de type n (en laboratoire ainsi qu’en production). Cependant, le coefficient de ségrégation plus faible du silicium de type n par rapport au silicium de type p provoque une variation plus élevée de la résistance de base pendant la croissance des cristaux. Pour les cellules solaires à structures latérales prononcées (PERC, IBC), seules les plaquettes de silicium avec certaines résistances de base et donc, seule une partie de la tige de cristal entière peut être utilisée. Cependant, en raison du flux de courant unidimensionnel dans la base de la cellule solaire TOPCon, la résistance de base n’a pas d’influence significative sur les performances des cellules solaires. Nous avons pu démontrer que cela peut également être mis en œuvre dans des applications pratiques pour des degrés d’efficacité les plus élevés. Nous avons réalisé des rendements ≥25 % pour une résistance de base comprise entre 1 et 10 Ωcm. Tensions en circuit ouvert (VOc) >715 mV et des facteurs de remplissage (FF) >81,5 % ont été obtenus pour toutes les résistances de base.