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CORDIS - Résultats de la recherche de l’UE
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ENhancing the power conversion eFficiency of mOnocRystalline nitrogen-doped silicon solar CElls

Description du projet

Caractériser les propriétés et les comportements du silicium dopé à l’azote

Depuis la première cellule solaire fonctionnelle en 1950, le silicium a joué un rôle fondamental dans le développement et l’évolution des technologies photovoltaïques. Le silicium monocristallin offre actuellement le meilleur rendement énergétique (RE). Les chercheurs qui souhaitent encore augmenter le RE doivent surmonter certains problèmes de production, dont la prédisposition aux défauts (atomes supplémentaires ou manquants) et la réaction des atomes d’oxygène là où d’autres atomes sont manquants. L’azote supprime les défauts en fonction de la dose et améliore la précipitation de l’oxygène, l’empêchant d’interagir avec les atomes manquants. Pour ce faire, il convient toutefois de mieux en appréhender les mécanismes. Le projet ENFORCE, financé par l’UE, entend combler le manque de connaissances en fournissant des données quantitatives sur les propriétés chimiques et physiques de l’azote dans le silicium.

Objectif

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.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) HORIZON-WIDERA-2022-TALENTS-04

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Coordinateur

UNIVERSITA TA MALTA
Contribution nette de l'UE
€ 177 251,52
Coût total
Aucune donnée