ITVR20090015A1 - PROCESS TO INCREASE SOLAR ENERGY ACCIDENT ON THE SOLAR CELL - Google Patents
PROCESS TO INCREASE SOLAR ENERGY ACCIDENT ON THE SOLAR CELLInfo
- Publication number
- ITVR20090015A1 ITVR20090015A1 IT000015A ITVR20090015A ITVR20090015A1 IT VR20090015 A1 ITVR20090015 A1 IT VR20090015A1 IT 000015 A IT000015 A IT 000015A IT VR20090015 A ITVR20090015 A IT VR20090015A IT VR20090015 A1 ITVR20090015 A1 IT VR20090015A1
- Authority
- IT
- Italy
- Prior art keywords
- solar cell
- chemical elements
- process according
- group
- temperature
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 42
- 229910052729 chemical element Inorganic materials 0.000 claims description 38
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 17
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 16
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 12
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 11
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 9
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 9
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims description 8
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 7
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000001273 butane Substances 0.000 claims description 4
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N n-pentane Natural products CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000001294 propane Substances 0.000 claims description 4
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N tellanylidenegermanium Chemical compound [Te]=[Ge] JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 claims description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 2
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 59
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 25
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 2
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- 230000003667 anti-reflective effect Effects 0.000 description 1
- 210000003323 beak Anatomy 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical group 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/1804—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic Table
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
- C23C4/129—Flame spraying
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0216—Coatings
- H01L31/02161—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/02167—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
- H01L31/02168—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells the coatings being antireflective or having enhancing optical properties for the solar cells
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
PROCESSO PER INCREMENTARE LA CAPTAZIONE DI ENERGIA SOLARE INCIDENTE SU UNA CELLA SOLARE PROCESS TO INCREASE THE COLLECTION OF SOLAR ENERGY ACCIDENT ON A SOLAR CELL
DESCRIZIONE DESCRIPTION
Il presente trovato ha come oggetto un processo per incrementare l'efficienza di captazione di energia solare incidente sulla superficie di una cella solare, così da migliorare le prestazioni della cella stessa. Inoltre, oggetto del presente trovato è anche una cella solare la cui efficienza sia stata incrementata tramite il processo qui descritto. The present invention relates to a process for increasing the efficiency of capturing solar energy incident on the surface of a solar cell, so as to improve the performance of the cell itself. Furthermore, the object of the present invention is also a solar cell whose efficiency has been increased by means of the process described here.
La possibilità di sfruttare l'energia derivante dalla luce solare mediante sua conversione in energia elettrica è ampiamente considerata come un'alternativa all'uso del petrolio e dei suoi derivati. The possibility of harnessing the energy deriving from sunlight by converting it into electrical energy is widely regarded as an alternative to the use of oil and its derivatives.
La conversione dell'energia solare in energia elettrica ha luogo per mezzo di celle fotovoltaiche realizzate con un materiale semiconduttore, ad esempio silicio, drogato con diversi elementi chimici. Le celle solari possono poi essere inglobate entro una matrice plastica che le protegge dall'ambiente esterno e le mantiene in posizione ottimale per ricevere la luce solare, come descritto ad esempio nel brevetto US 4,116,207. Il semiconduttore di silicio presenta due strati, genericamente identificati come “tipo-p” (caratterizzato da carica positiva) e “tipo-n” (caratterizzato da carica negativa) a livello dei quali l'energia della luce solare incidente genera una corrente elettrica che può essere accumulata o utilizzata direttamente. Tuttavia, a causa delle proprietà ottiche del conduttore stesso, solo una parte dell'energia solare incidente può essere “catturata” e convertita in energia elettrica. Infatti, si calcola che circa il 25% della luce solare incidente sulla superficie della cella venga dissipata sotto forma di calore. The conversion of solar energy into electrical energy takes place by means of photovoltaic cells made with a semiconductor material, for example silicon, doped with various chemical elements. The solar cells can then be incorporated into a plastic matrix which protects them from the external environment and keeps them in an optimal position to receive sunlight, as described for example in US patent 4,116,207. The silicon semiconductor has two layers, generically identified as "p-type" (characterized by positive charge) and "n-type" (characterized by negative charge) at the level of which the energy of the incident sunlight generates an electric current that it can be accumulated or used directly. However, due to the optical properties of the conductor itself, only part of the incident solar energy can be "captured" and converted into electrical energy. In fact, it is estimated that about 25% of the sunlight incident on the cell surface is dissipated in the form of heat.
Al fine di incrementare la quantità di energia catturata da un pannello fotovoltaico sono state ideate tecnologie volte allo sviluppo di celle solari più efficienti. Ad esempio, il brevetto JP2003282929 suggerisce la costruzione di celle aventi strati di semiconduttori ottenuti per deposizione chimica in fase gassosa (Chemical Vapor Deposition) di nitruri di elementi metallici. In order to increase the amount of energy captured by a photovoltaic panel, technologies have been devised for the development of more efficient solar cells. For example, the patent JP2003282929 suggests the construction of cells having semiconductor layers obtained by chemical vapor deposition of nitrides of metallic elements.
Nel documento brevettuale JP2000243464 si descrive invece un sistema in cui il semiconduttore di silicio è accoppiato ad uno strato di un polimero comprendente un materiale organico di tipo porfirinico che provvede alla conversione dell'energia solare in energia elettrica. In patent document JP2000243464, on the other hand, a system is described in which the silicon semiconductor is coupled to a layer of a polymer comprising an organic material of the porphyrinic type which provides for the conversion of solar energy into electrical energy.
Tuttavia, tali tecnologie necessitano che l'introduzione delle migliorie sia apportata durante la fase di costruzione delle celle solari e quindi non possono essere impiegate con le celle di concezione attuale già assemblate. However, these technologies require that the introduction of improvements is made during the construction phase of the solar cells and therefore cannot be used with the cells of current conception already assembled.
Esiste pertanto la necessità di ottimizzare la captazione di energia solare da parte delle celle solari esistenti già assemblate, così da incrementare le prestazioni di tali sistemi, aumentando la quantità di energia solare che può da essi essere convertita in energia elettrica. There is therefore a need to optimize the collection of solar energy by existing solar cells already assembled, so as to increase the performance of these systems, increasing the amount of solar energy that can be converted into electricity by them.
Compito precipuo del presente trovato è quello di fornire un processo in grado di migliorare l'efficienza di captazione dell'energia solare da parte di una cella solare . The aim of the present invention is to provide a process capable of improving the capture efficiency of solar energy by a solar cell.
Nell’ambito di questo compito, uno scopo del trovato è quello di realizzare un processo i cui parametri siano flessibili, così da permetterne l'ottimizzazione in funzione del posizionamento della superficie del pannello fotovoltaico. Within this aim, an object of the invention is to provide a process whose parameters are flexible, so as to allow optimization according to the positioning of the surface of the photovoltaic panel.
Non ultimo scopo del trovato è quello di fornire un processo che sia di elevata affidabilità, di relativamente facile realizzazione e a costi competitivi. Not least object of the invention is to provide a process which is highly reliable, relatively easy to manufacture and at competitive costs.
Questo compito, nonché questi ed altri scopi che meglio appariranno in seguito, sono raggiunti da un processo per incrementare l'efficienza di captazione di energia solare incidente sulla superficie di una cella solare di silicio monocristallino o poli-cristallino comprendente la fase di deporre sulla superficie della cella solare tramite trattamento termico uno strato di materiale comprendente uno o più elementi chimici selezionati dal gruppo costituito dagli elementi compresi fra il Gruppo 11 ed il Gruppo 15 della tavola periodica degli elementi. This task, as well as these and other purposes which will appear better later, are achieved by a process for increasing the efficiency of capturing solar energy incident on the surface of a monocrystalline or poly-crystalline silicon solar cell comprising the step of depositing on the surface of the solar cell by means of thermal treatment a layer of material comprising one or more chemical elements selected from the group consisting of the elements comprised between Group 11 and Group 15 of the periodic table of elements.
Il compito e gli scopi dell'invenzione sono raggiunti anche da una cella solare di silicio mono-cristallino o poli-cristallino caratterizzata dal fatto di comprendere una superficie su cui è depositato uno strato di materiale comprendente uno più elementi chimici selezionati dal gruppo costituito dagli elementi compresi fra il Gruppo 11 ed il Gruppo 15 della tavola periodica degli elementi, detto strato essendo depositato secondo il processo qui descritto. The aim and objects of the invention are also achieved by a mono-crystalline or poly-crystalline silicon solar cell characterized by the fact of comprising a surface on which a layer of material comprising one or more chemical elements selected from the group consisting of the elements is deposited. comprised between Group 11 and Group 15 of the periodic table of the elements, said layer being deposited according to the process described herein.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla seguente descrizione dettagliata. Further characteristics and advantages of the invention will become clearer from the following detailed description.
Il processo secondo il trovato permette di incrementare l'efficienza di captazione dell'energia solare incidente sulla superficie di una cella solare, con un notevole incremento della potenza e della quantità di energia prodotta giornalmente per mezzo della cella. The process according to the invention makes it possible to increase the efficiency of capturing the solar energy incident on the surface of a solar cell, with a considerable increase in the power and quantity of energy produced daily by the cell.
Il processo consiste nel sovrapporre allo strato superficiale convenzionale di una cella solare uno strato addizionale di un materiale comprendente uno o più elementi chimici scelti dal gruppo costituito dagli elementi che vanno dal Gruppo 11 (incluso) al Gruppo 15 (incluso) della tavola periodica degli elementi. Questi elementi chimici hanno la funzione di aumentare la captazione dei fotoni costituenti la luce incidente sulla cella, cosicché la maggiore captazione di energia consente di aumentare la quantità di energia disponibile per la conversione in energia elettrica. The process consists in superimposing on the conventional surface layer of a solar cell an additional layer of a material comprising one or more chemical elements chosen from the group consisting of elements ranging from Group 11 (inclusive) to Group 15 (inclusive) of the periodic table of elements. . These chemical elements have the function of increasing the uptake of the photons constituting the light incident on the cell, so that the greater uptake of energy allows to increase the amount of energy available for conversion into electrical energy.
La deposizione sulla superficie della cella solare di tale strato addizionale di uno o più elementi chimici avviene per mezzo di un trattamento termico, il quale è in grado di trasferire l'uno o più elementi chimici sulla superficie della cella solare. The deposition on the surface of the solar cell of this additional layer of one or more chemical elements takes place by means of a thermal treatment, which is able to transfer the one or more chemical elements on the surface of the solar cell.
In una forma di realizzazione del metodo secondo il trovato, la deposizione dello strato di materiale comprendente l'uno più elementi chimici consiste nell'esporre la superficie della cella solare ad una fiamma alimentata da uno o più composti idrocarburici, nella quale sono direttamente iniettati l'uno o più elementi chimici. In an embodiment of the method according to the invention, the deposition of the layer of material comprising the one or more chemical elements consists in exposing the surface of the solar cell to a flame fed by one or more hydrocarbon compounds, into which the 'one or more chemical elements.
Ad esempio tale fiamma può essere ottenuta utilizzando un “becco Bunsen”. La fiamma viene alimentata con uno o più composti idrocarburici, quali ad esempio i composti presenti nelle benzine, nei gasoli o idrocarburi gassosi. Preferibilmente, l'uno o più composti idrocarburici possono essere selezionati dal gruppo costituito da propano, butano e loro miscele. Ad esempio è possibile utilizzare per l'alimentazione della fiamma una miscela di butano al 30% v/v e propano al 70% v/v. For example, this flame can be obtained using a "Bunsen burner". The flame is fed with one or more hydrocarbon compounds, such as for example the compounds present in gasoline, gas oils or gaseous hydrocarbons. Preferably, the one or more hydrocarbon compounds can be selected from the group consisting of propane, butane and their mixtures. For example, it is possible to use a mixture of butane at 30% v / v and propane at 70% v / v to feed the flame.
In una forma di realizzazione, la deposizione tramite fiamma può essere condotta operando con una fiamma avente una temperatura compresa fra 700 e 800 °C. Generalmente, nel trattamento di celle di silicio mono-cristallino la temperatura della fiamma può essere compresa tra 700 e 750 °C, laddove nel trattamento di celle di silicio policristallino la temperatura della fiamma può essere compresa tra 750 e 800 °C. In one embodiment, the flame deposition can be carried out by operating with a flame having a temperature between 700 and 800 ° C. Generally, in the treatment of mono-crystalline silicon cells the flame temperature can be between 700 and 750 ° C, whereas in the treatment of polycrystalline silicon cells the flame temperature can be between 750 and 800 ° C.
Preferibilmente, la fiamma può essere posta ad una distanza media dalla superficie della cella di 15 cm (corrispondente alla parte rossa della fiamma), sebbene tale distanza possa essere ottimizzata dal tecnico del ramo in considerazione di parametri quali lo spessore totale della cella, lo spessore del materiale attivo per la fotoconversione della cella, la superficie della cella interessata al trattamento, le caratteristiche della fiamma stessa (tipologia del becco del dispositivo e temperatura alla punta estrema della fiamma) e le caratteristiche chimiche del composto idrocarburico che alimenta la fiamma. Preferably, the flame can be placed at an average distance from the surface of the cell of 15 cm (corresponding to the red part of the flame), although this distance can be optimized by the person skilled in the art in consideration of parameters such as the total thickness of the cell, the thickness of the active material for the photoconversion of the cell, the surface of the cell involved in the treatment, the characteristics of the flame itself (type of device beak and temperature at the extreme tip of the flame) and the chemical characteristics of the hydrocarbon compound that feeds the flame.
Preferibilmente, il tempo di esposizione della superficie della cella solare alla fiamma può essere compreso fra 12 e 18 secondi, preferibilmente 15 secondi. Preferably, the exposure time of the surface of the solar cell to the flame can be comprised between 12 and 18 seconds, preferably 15 seconds.
Inoltre, la procedura di deposizione per mezzo della fiamma può essere preferibilmente operata in condizioni di pressione atmosferica e/o umidità atmosferica compresa tra 20% e 80%. Furthermore, the deposition procedure by means of the flame can preferably be carried out in conditions of atmospheric pressure and / or atmospheric humidity comprised between 20% and 80%.
In un'ulteriore forma di realizzazione del processo secondo il trovato, in alternativa all'uso di una fiamma diretta ed iniezione in essa degli elementi chimici, la deposizione dello strato di materiale comprendente l'uno più elementi chimici può avvenire anche tramite i seguenti passaggi: In a further embodiment of the process according to the invention, as an alternative to the use of a direct flame and injection of the chemical elements into it, the deposition of the layer of material comprising one or more chemical elements can also take place through the following steps :
(a) deporre sulla superficie della cella solare l'uno o più elementi chimici; (a) depositing one or more chemical elements on the surface of the solar cell;
(b) sottoporre la cella solare sulla cui superficie sono deposti l'uno o più elementi chimici ad un ciclo termico in un forno sotto atmosfera di gas statico di CO2, detto ciclo termico consistendo in: (b) subject the solar cell on the surface of which one or more chemical elements are deposited to a thermal cycle in an oven under a static CO2 gas atmosphere, called thermal cycle consisting of:
(i) portare la temperatura del forno dalla temperatura ambiente ad un valore T1 compreso sostanzialmente tra 200°C e 290°C in meno di 2 minuti, preferibilmente in un tempo compreso sostanzialmente tra 3 e 50 secondi; (i) bringing the oven temperature from room temperature to a T1 value substantially between 200 ° C and 290 ° C in less than 2 minutes, preferably in a time substantially between 3 and 50 seconds;
(ii) mantenere il forno alla temperatura T1 per un tempo da 30 secondi a 4 minuti, preferibilmente da 1 minuto a 1,5 minuti, più preferibilmente per 1 minuto; (ii) keeping the oven at temperature T1 for a time from 30 seconds to 4 minutes, preferably from 1 minute to 1.5 minutes, more preferably for 1 minute;
(iii) portare la temperatura del forno dalla temperatura T1 ad un valore di temperatura T2, sostanzialmente compreso tra 460°C e 810°C e preferibilmente uguale a 650°C, in un tempo compreso sostanzialmente tra 20 secondi e 4 minuti; (iii) bringing the temperature of the oven from temperature T1 to a temperature value T2, substantially comprised between 460 ° C and 810 ° C and preferably equal to 650 ° C, in a time comprised substantially between 20 seconds and 4 minutes;
(iv) mantenere il forno alla temperatura T2 per un tempo da 1 a 6 minuti, preferibilmente per 1,5 minuti; (iv) keeping the oven at temperature T2 for 1 to 6 minutes, preferably for 1.5 minutes;
(v) raffreddare il forno a temperatura ambiente. (v) cool the oven to room temperature.
Naturalmente il tecnico del ramo sarà in grado di ottimizzare le temperature T1 e T2 in funzione della natura degli specifici elementi chimici da depositare sulla superficie della cella solare, delle tipologie di celle originali su cui operare i trattamenti, delle caratteristiche elettriche finali che si desiderano ottenere (differenti punti di lavoro) ed i tempi dei trattamenti termici di cui ai punti (ii) e (iv) in funzione del tipo di reticolo cristallino della cella. Naturally, the person skilled in the art will be able to optimize temperatures T1 and T2 according to the nature of the specific chemical elements to be deposited on the surface of the solar cell, the types of original cells on which to operate the treatments, the final electrical characteristics to be obtained. (different working points) and the times of the heat treatments referred to in points (ii) and (iv) as a function of the type of crystal lattice of the cell.
Preferibilmente, nel processo secondo il trovato l'uno o più elementi chimici possono essere selezionati dal gruppo costituito da rame (Cu), fosforo (P), carbonio (C), alluminio (Al), stagno (Sn), zinco (Zn) e loro miscele. Più preferibilmente, gli elementi chimici possono essere selezionati dal gruppo costituito da rame (Cu), fosforo (P), carbonio (C) e alluminio (Al). Ad esempio, l'uno o più elementi chimici possono essere una miscela di rame, fosforo e carbonio. Preferibilmente, l'uno o più elementi chimici impiegati nel processo secondo il trovato possono essere in forma di polvere. Inoltre, nel processo secondo il trovato, l'uno o più elementi chimici possono essere impiegati in una quantità da 1 ppm/cm2 a 4 g/cm2 rispetto alla superficie della cella solare da trattare, preferibilmente 0,1 g/cm2. Preferably, in the process according to the invention, the one or more chemical elements can be selected from the group consisting of copper (Cu), phosphorus (P), carbon (C), aluminum (Al), tin (Sn), zinc (Zn) and their mixtures. More preferably, the chemical elements can be selected from the group consisting of copper (Cu), phosphorus (P), carbon (C) and aluminum (Al). For example, the one or more chemical elements can be a mixture of copper, phosphorus and carbon. Preferably, the one or more chemical elements used in the process according to the invention can be in the form of a powder. Furthermore, in the process according to the invention, the one or more chemical elements can be used in an amount from 1 ppm / cm2 to 4 g / cm2 with respect to the surface of the solar cell to be treated, preferably 0.1 g / cm2.
A prescindere dalla tipologia di deposizione utilizzata nel processo secondo il trovato, si ottiene sulla superficie della cella solare uno strato di materiale contenente gli elementi chimici che, in una forma di realizzazione, può avere uno spessore compreso fra 2 e 20 µm, preferibilmente 10 µm. Regardless of the type of deposition used in the process according to the invention, a layer of material containing the chemical elements is obtained on the surface of the solar cell which, in one embodiment, can have a thickness of between 2 and 20 µm, preferably 10 µm .
In un altro aspetto, la presente invenzione riguarda una cella solare di silicio monocristallino o poli-cristallino caratterizzata dal fatto di comprendere una superficie su cui è depositato uno strato di materiale comprendente uno più elementi chimici selezionati dal gruppo costituito dagli elementi compresi fra il Gruppo 11 ed il Gruppo 15 della tavola periodica degli elementi, detto strato essendo depositato secondo il processo qui descritto. In another aspect, the present invention relates to a monocrystalline or poly-crystalline silicon solar cell characterized in that it comprises a surface on which a layer of material is deposited comprising one or more chemical elements selected from the group consisting of the elements included between Group 11 and Group 15 of the periodic table of the elements, said layer being deposited according to the process described here.
Preferibilmente, l'uno o più elementi chimici presenti nello strato depositato sulla cella solare possono essere selezionati dal gruppo costituito da rame (Cu), fosforo (P), carbonio (C), alluminio (Al), stagno (Sn), zinco (Zn) e loro miscele. Ancora più preferibilmente, gli elementi chimici possono essere selezionati dal gruppo costituito da rame (Cu), fosforo (P), carbonio (C) e alluminio (Al). Ad esempio, l'uno o più elementi chimici possono essere una miscela di rame, fosforo e carbonio. Preferably, the one or more chemical elements present in the layer deposited on the solar cell can be selected from the group consisting of copper (Cu), phosphorus (P), carbon (C), aluminum (Al), tin (Sn), zinc ( Zn) and their mixtures. Even more preferably, the chemical elements can be selected from the group consisting of copper (Cu), phosphorus (P), carbon (C) and aluminum (Al). For example, the one or more chemical elements can be a mixture of copper, phosphorus and carbon.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione dettagliata di una sua forma realizzativa data di seguito a titolo indicativo, ma non limitativo della sua portata. Further characteristics and advantages of the invention will become clearer from the detailed description of one of its embodiments given below as an indication, but not as a limitation of its scope.
Esempio Example
Celle convenzionali di silicio poli-cristallino aventi dimensioni di 10 x 10 cm (senza vetro antiriflesso) sono state trattate secondo il processo del presente trovato. Conventional poly-crystalline silicon cells having dimensions of 10 x 10 cm (without anti-reflective glass) have been treated according to the process of the present invention.
Una prima cella (Campione 1) è stata esposta ad una fiamma avente una temperatura fra 750 e 800 °C alla pressione di 1 Atm per 15 secondi. La fiamma è stata alimentata con una miscela di butano al 30% v/v e propano al 70% v/v nella quale sono stati iniettati fosforo bianco in polvere e rame in polvere in una quantità pari a 0,1 g/cm2 rispetto alla superficie della cella solare. Al termine della procedura si è ottenuta sulla superficie della cella la formazione di uno strato di materiale (comprendente C, P e Cu) di circa 10 µm. A first cell (Sample 1) was exposed to a flame having a temperature between 750 and 800 ° C at a pressure of 1 Atm for 15 seconds. The flame was fed with a mixture of butane at 30% v / v and propane at 70% v / v in which powdered white phosphorus and copper powder were injected in an amount equal to 0.1 g / cm2 with respect to the surface of the solar cell. At the end of the procedure the formation of a layer of material (comprising C, P and Cu) of about 10 µm was obtained on the cell surface.
Una seconda cella (Campione 2) è stata sottoposta a trattamento termico in un forno sotto atmosfera di CO2 dopo la deposizione di rame sulla superficie superiore e di fosforo bianco sulla superficie inferiore, entrambi in una quantità pari a 0,1 g/cm2. Il ciclo termico impostato per il forno è il seguente: A second cell (Sample 2) was subjected to heat treatment in an oven under a CO2 atmosphere after the deposition of copper on the upper surface and white phosphorus on the lower surface, both in an amount equal to 0.1 g / cm2. The thermal cycle set for the oven is as follows:
(i) la temperatura del forno è stata portata dalla temperatura ambiente (T0 = 25 °C) a 150°C (T1) in 2 minuti; (i) the oven temperature was brought from ambient temperature (T0 = 25 ° C) to 150 ° C (T1) in 2 minutes;
(ii) il forno è stato mantenuto alla temperatura T1 per 1 minuto; (ii) the oven was kept at temperature T1 for 1 minute;
(iii) la temperatura del forno è stata portata a 280°C (T2); (iii) the oven temperature was raised to 280 ° C (T2);
(iv) il forno è stato mantenuto alla temperatura T2 per 1,5 minuti; (iv) the oven was kept at temperature T2 for 1.5 minutes;
(v) il forno è stato raffreddato a temperatura ambiente (T0 = 25 °C). (v) the oven was cooled to room temperature (T0 = 25 ° C).
Al termine del trattamento termico si è ottenuta la formazione di uno strato di materiale comprendente carbonio e rame sulla superficie superiore della cella e di uno strato comprendente carbonio e fosforo sulla superficie inferiore della cella. At the end of the heat treatment, a layer of material comprising carbon and copper was formed on the upper surface of the cell and a layer comprising carbon and phosphorus on the lower surface of the cell.
Le celle solari ottenute mediante le due forme di realizzazione del processo del presente trovato sono state confrontate ciascuna con un'identica cella solare di silicio poli-cristallino sulla quale non è stato depositato lo strato di materiale comprendente carbonio, fosforo e rame (Confronto 1 e Confronto 2) mediante misurazione dei valori elettrici di picco quali corrente (I) e voltaggio (V). La rilevazione è avvenuta in condizioni operative standard, operando ad un valore di illuminazione corrispondente a circa 105000 lux. I valori di I e V misurati sono mostrati in Tabella 1 e da essi si può osservare come lo strato addizionale sulle celle 1 e 2 migliori le prestazioni del pannello fotovoltaico, grazie all'incrementata captazione di energia solare incidente. The solar cells obtained by means of the two embodiments of the process of the present invention were each compared with an identical poly-crystalline silicon solar cell on which the layer of material comprising carbon, phosphorus and copper was not deposited (Comparison 1 and Comparison 2) by measuring peak electrical values such as current (I) and voltage (V). The detection took place under standard operating conditions, operating at an illumination value corresponding to approximately 105,000 lux. The values of I and V measured are shown in Table 1 and from them it can be observed how the additional layer on cells 1 and 2 improves the performance of the photovoltaic panel, thanks to the increased uptake of incident solar energy.
Tabella 1 Table 1
Tali valori indicano come una cella convenzionale di silicio poli-cristallino possa essere ottimizzata mediante il processo dell'invenzione così da risultare in un incremento delle prestazioni. Ad esempio, dal rapporto dei valori di potenza misurati con la cella convenzionale e la cella del Campione 1 si è calcolato che il processo qui descritto può portare ad un incremento della potenza di almeno il 15%. Ulteriormente, determinando il valore di energia prodotta dai due pannelli tramite integrazione dei valori di potenza sulla durata di un “giorno solare medio” si è osservato che il processo dell'invenzione può portare ad un aumento dell'energia prodotta di almeno il 65%. These values indicate how a conventional poly-crystalline silicon cell can be optimized by the process of the invention so as to result in an increase in performance. For example, from the ratio of the power values measured with the conventional cell and the cell of Sample 1 it has been calculated that the process described here can lead to an increase in power of at least 15%. Further, by determining the value of energy produced by the two panels by integrating the power values over the duration of an "average solar day" it has been observed that the process of the invention can lead to an increase in the energy produced by at least 65%.
Si è in pratica constatato come il processo secondo il trovato assolva pienamente il compito prefissato, in quanto la deposizione dello strato addizionale comprendente uno o più elementi chimici selezionati dal gruppo costituito dagli elementi compresi fra il Gruppo 11 ed il Gruppo 15 della tavola periodica degli elementi permette di incrementare l'efficienza di captazione di energia solare incidente su una cella solare. In practice it has been found that the process according to the invention fully achieves the intended aim, since the deposition of the additional layer comprising one or more chemical elements selected from the group consisting of the elements comprised between Group 11 and Group 15 of the periodic table of elements it allows to increase the efficiency of solar energy collection incident on a solar cell.
Inoltre, si è constatato come la deposizione dello strato addizionale di elementi chimici sia in grado di migliorare la resa delle celle solari, sia in termini di valori di potenza, sia in termini di energia prodotta giornaliera. Furthermore, it was found that the deposition of the additional layer of chemical elements is able to improve the yield of the solar cells, both in terms of power values and in terms of energy produced daily.
Si è constatato anche come il processo secondo il trovato sia adattabile in funzione della collocazione della cella solare su cui lo strato è depositato. Infatti, la possibilità di depositare uno strato di materiale comprendente le più disparate miscele dei suddetti elementi chimici permette di ottimizzare ad hoc le prestazioni della cella solare su cui lo strato viene depositato. Infatti, la possibilità di utilizzare svariate miscele degli elementi rientranti nell'intervallo compreso fra il Gruppo 11 ed il Gruppo 15 della tavola periodica, ciascuna caratterizzata da specifiche proprietà di captazione dell'energia solare, consente di ottimizzare le celle solari in funzione delle condizioni tipiche (ad esempio in termini di luminosità e ore di luce solare disponibili) delle svariate località in cui le celle vengono collocate. It has also been found that the process according to the invention is adaptable according to the location of the solar cell on which the layer is deposited. In fact, the possibility of depositing a layer of material comprising the most disparate mixtures of the aforementioned chemical elements allows the performance of the solar cell on which the layer is deposited to be optimized ad hoc. In fact, the possibility of using various mixtures of the elements falling within the interval between Group 11 and Group 15 of the periodic table, each characterized by specific properties of capturing solar energy, allows to optimize the solar cells according to the typical conditions. (for example in terms of brightness and hours of sunlight available) of the various locations where the cells are placed.
Ulteriormente, si è constato anche come il processo secondo il trovato fornisca una metodica per il miglioramento dell'efficienza delle celle solari esistenti con un impatto economico ridotto, in quanto il costo derivante dalla deposizione dello strato addizionale ha un impatto minimo sul costo finale del pannello. Furthermore, it has also been found that the process according to the invention provides a method for improving the efficiency of existing solar cells with a reduced economic impact, since the cost deriving from the deposition of the additional layer has a minimal impact on the final cost of the panel. .
Il processo, così concepito, è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo; inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti. The process thus conceived is susceptible of numerous modifications and variations, all of which are within the scope of the inventive concept; moreover, all the details can be replaced by other technically equivalent elements.
In pratica, i materiali impiegati, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi secondo le esigenze e lo stato della tecnica. In practice, the materials used, as well as the dimensions, may be any according to the requirements and the state of the art.
Claims (12)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT000015A ITVR20090015A1 (en) | 2009-02-17 | 2009-02-17 | PROCESS TO INCREASE SOLAR ENERGY ACCIDENT ON THE SOLAR CELL |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT000015A ITVR20090015A1 (en) | 2009-02-17 | 2009-02-17 | PROCESS TO INCREASE SOLAR ENERGY ACCIDENT ON THE SOLAR CELL |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ITVR20090015A1 true ITVR20090015A1 (en) | 2010-08-18 |
Family
ID=41130535
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| IT000015A ITVR20090015A1 (en) | 2009-02-17 | 2009-02-17 | PROCESS TO INCREASE SOLAR ENERGY ACCIDENT ON THE SOLAR CELL |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| IT (1) | ITVR20090015A1 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4571448A (en) * | 1981-11-16 | 1986-02-18 | University Of Delaware | Thin film photovoltaic solar cell and method of making the same |
| US20080271782A1 (en) * | 2007-05-01 | 2008-11-06 | Guardian Industries Corp. | Method of making a photovoltaic device or front substrate for use in same with scratch-resistant coating and resulting product |
-
2009
- 2009-02-17 IT IT000015A patent/ITVR20090015A1/en unknown
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4571448A (en) * | 1981-11-16 | 1986-02-18 | University Of Delaware | Thin film photovoltaic solar cell and method of making the same |
| US20080271782A1 (en) * | 2007-05-01 | 2008-11-06 | Guardian Industries Corp. | Method of making a photovoltaic device or front substrate for use in same with scratch-resistant coating and resulting product |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| "SUPERSONIC COATINGS", MACHINE DESIGN, PENTON MEDIA, CLEVELAND, OH, US, vol. 71, no. 21, 4 November 1999 (1999-11-04), pages 108,110,112,114, XP000880590, ISSN: 0024-9114 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Yao et al. | Quantifying losses in open-circuit voltage in solution-processable solar cells | |
| Sun et al. | Temperature effect of photovoltaic cells: a review | |
| Griffini et al. | Polymeric materials for long‐term durability of photovoltaic systems | |
| Mack et al. | Towards 19% efficient industrial PERC devices using simultaneous front emitter and rear surface passivation by thermal oxidation | |
| Chen et al. | 24.58% efficient commercial n‐type silicon solar cells with hydrogenation | |
| Aberle et al. | Polycrystalline silicon thin‐film solar cells on glass by aluminium‐induced crystallisation and subsequent ion‐assisted deposition (ALICIA) | |
| van der Wiel et al. | Market readiness of organic photovoltaics for building integration | |
| CN102013442A (en) | Photovoltaic cell substrate and method of manufacturing the same | |
| Dhoble et al. | Energy Materials: Fundamentals to Applications | |
| Raut et al. | A review on comparative studies of diverse generation in solar cell | |
| US20130019924A1 (en) | Nanoscopically Thin Photovoltaic Junction Solar Cells | |
| Wright et al. | High-intensity illuminated annealing of industrial SHJ solar cells: a pilot study | |
| WO2023147338A2 (en) | Defect engineering in wide bandgap perovskites for efficient and stable fully textured perovskite-silicon tandem solar cells | |
| ITVR20090015A1 (en) | PROCESS TO INCREASE SOLAR ENERGY ACCIDENT ON THE SOLAR CELL | |
| Tsakalakos | Introduction to photovoltaic physics, applications, and technologies | |
| Baik et al. | High-efficiency pin-type Amorphous Si Solar Cells Fabricated with a Low-electron-affinity Buffer Layer on the Front Electrode | |
| Desthieux | Development and characterization of Fired Passivating Contacts for p-type silicon solar cells fabrication | |
| Preissler | Front-side interface engineering for liquid-phase crystallized silicon solar cells on glass | |
| Rabanal-Arabach | Development of a c-Si Photovoltaic Module for Desert Climates | |
| Verlinden et al. | List of international standards related to PV | |
| Shrestha | Photovoltaics literature survey (No. 104) | |
| Meng | Photovoltaic performance enhancement in monocrystalline silicon solar cells | |
| KR20150010524A (en) | Anti-reflective coating film, solar cell including the anti- reflective coating film, and method of predicting a strength of the anti-reflective coating film for the solar cell | |
| Xiao et al. | Analysis of the photovoltaic properties of n-type compensated silicon solar cells with the Al-alloyed emitter | |
| Meena et al. | Reliability and degradation analysis of crystalline silicon photovoltaic module |