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ENhancing the power conversion eFficiency of mOnocRystalline nitrogen-doped silicon solar CElls

Descripción del proyecto

Caracterizar las propiedades y el comportamiento del silicio dopado con nitrógeno

Desde la primera celda solar práctica en 1950, el silicio ha sido fundamental para el desarrollo y la evolución de las tecnologías fotovoltaicas. El silicio monocristalino tiene ahora la mayor eficiencia de conversión de energía (PCE, por sus siglas en inglés). Los investigadores que pretendan elevar aún más la PCE deben superar ciertos retos de producción: la susceptibilidad a los defectos (átomos adicionales o átomos que faltan) y la reacción de los átomos de oxígeno donde faltan otros átomos. El nitrógeno suprime los defectos en función de la dosis y mejora la precipitación del oxígeno, lo que impide que este interactúe con las vacantes. Para explotar esta demanda es necesario comprender mejor los mecanismos. El equipo del proyecto ENFORCE, financiado con fondos europeos, pretende colmar esta laguna de conocimientos con datos cuantitativos sobre las propiedades químicas y físicas del nitrógeno en el silicio.

Objetivo

Silicon solar cells are the most commercialized photovoltaic devices due to their high-power conversion efficiencies (PCE). Over the different types of silicon substrates for solar cells, monocrystalline silicon is the one with the highest PCE reported.

Monocrystalline silicon is commonly grown by the Czochralski method, a process in which a small seed crystal is dipped into a melt in a crucible, pulling the seed upwards to obtain a single crystal. Nonetheless, by the same process, two types of intrinsic defects can be incorporated: additional atoms (interstitials) or missing atoms (vacancies); additionally, the crucible used is generally silica, so the result is an oxygen contaminated ingot. Oxygen tends to react with vacancies, seriously affecting the PCE of the synthesized solar cells.

Nitrogen has long been known to simultaneously suppress interstitial and vacancy related defects, the higher the nitrogen concentration, the lower the defect size, which is highly favourable for defect annealing; besides, strongly enhances oxygen precipitation. Unfortunately, quantitative data on the chemical and physical properties of nitrogen in silicon are rare, so the mechanism through which it reacts with intrinsic defects and oxygen is still relatively unknown. In consequence, it is not possible to know what variables should be modified to improve the quality of the crystal.

The main idea of this project is to investigate the effect mechanism of nitrogen on grown-in oxygen precipitates. A complete understanding would lead us to find the ideal conditions to dope silicon with nitrogen, in order to reduce defect sizes and the oxygen amount to a minimum, so as to reach the maximum PCE in a monocrystalline silicon solar cell.

Coordinador

UNIVERSITA TA MALTA
Aportación neta de la UEn
€ 177 251,52
Dirección
TAL OROQQ
2080 MSIDA
Malta

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Región
Malta Malta Malta
Tipo de actividad
Higher or Secondary Education Establishments
Enlaces
Coste total
Sin datos