Il silicio cristallino è un particolare tipo di cella fotovoltaica composta da un singolo cristallo o da molti cristalli di silicio . Per la produzione di celle in silicio cristallino (c-Si) si utilizzano wafer con uno spessore di 160-240 μm, ovvero sottili fette di silicio ricavate da un singolo cristallo o da un blocco. Il processo di produzione utilizzato per realizzare i wafer di silicio determina il tipo di cella cristallina che viene creata.
Quali sono i tipi di celle solari in silicio cristallino?
Esistono tre tipi di queste celle solari:
- monocristallino
- Policristallino
- Crescita del film definita da nastro o foglio
Quali sono i vantaggi delle celle solari in silicio cristallino?
Di seguito sono elencati alcuni dei vantaggi di questo tipo di celle solari:
- Scadenza: Sono disponibili numerose informazioni per valutare l'affidabilità e la robustezza del progetto, aspetto essenziale per ottenere finanziamenti per i progetti di implementazione.
- Performance: Una tipica cella al silicio industriale offre maggiore efficienza rispetto a qualsiasi altro dispositivo a giunzione singola prodotto in grandi quantità. Poiché devono essere prodotte e installate meno celle solari per una determinata potenza, efficienze più elevate riducono il costo di installazione finale.
- Affidabilità: Le celle in silicio cristallino possono durare più di 25 anni come moduli, con un deterioramento a lungo termine trascurabile.
- Abbondanza: Nella crosta terrestre, il silicio è il secondo elemento più diffuso (dopo l'ossigeno).
Come vengono prodotte le celle solari in silicio cristallino?
Il silicio monocristallino (a cristallo singolo) o multicristallino viene utilizzato per realizzare le tipiche celle solari in silicio cristallino. Per creare celle monocristalline si utilizzano wafer di silicio pseudo-quadrati, substrati ricavati da lingotti cresciuti con il processo Czochralski , la tecnica della zona flottante, la crescita a nastro o altri approcci innovativi . Tradizionalmente, per la produzione di celle solari in silicio multicristallino si utilizzano substrati di silicio quadrati ricavati da lingotti fusi in crogioli di quarzo.
Un rivestimento antiriflesso (ARC) di biossido di titanio (TiO2) o nitruro di silicio (SiN), spesso applicato alle superfici di silicio, viene depositato per limitare la quantità di luce riflessa dalla cella solare e, di conseguenza, non utilizzata per generare corrente. La parte superiore della cella solare può essere texturizzata con strutture piramidali di dimensioni micrometriche , create mediante una tecnica di incisione chimica, per massimizzare la cattura e l'assorbimento della luce.
Leggi anche: Cos'è una banda di conduzione?
Un substrato di silicio di tipo p drogato con boro è comunemente ricoperto da un'area n+ drogata con fosforo per formare una giunzione pn. Il contatto posteriore è spesso realizzato utilizzando un elettrodo metallico, come l'alluminio, mentre il contatto anteriore è in genere realizzato utilizzando una pasta d'argento serigrafata che viene posta sopra lo strato ARC.
La diffusione dei portatori minoritari avviene all'interno degli strati drogati di tipo p e n di una cella solare in silicio cristallino per raccogliere i portatori di carica. La raccolta dei portatori è facilitata da lunghe lunghezze di diffusione (> 200 micrometri) in tutto l'intervallo di spessore della cella solare in cui si verifica l'assorbimento ottico.
