Modellizzazione e crescita epitassiale di una cella fotovoltaica per applicazioni a sistemi termofotovoltaici

In this paper I present the study of a photovoltaic cell for applications to thermo-photovoltaic. This cell should show less sensitiveness , in terms of efficiency and power output, to non-ideal surfaces. The optical and electrical properties of the cell have been simulated in order to find the optimal structural parameters and to identify the factors that most affect efficiency and power output. I particularly focused on the effects of base’s surface non-ideality, for which passivation is more complicated to perform because of the deposition of metal contact. The process of deposition itself causes the introduction of surface defects. The cell under investigation is a Germanium singlejunction, displays a``thick'' emitter, p-on-n polarity structure and double passivation for base and emitter. Subsequently, epitaxial growth was performed, exploiting the MOVPE technique, such as preliminary characterization of the component layers of the cell, in order to verify the feasibility to fabricate a structure that respects the simulated optimal parameters. The growth of a complete cell has not been performed, but the results obtained are encouraging about the possibility of achieving the goal set by simulations.

In questo elaborato è presentato lo studio di una cella fotovoltaica per applicazioni al termofotovoltaico che risulti meno sensibile, in termini di efficienza e potenza erogata, alle non idealità delle superfici. Le proprietà ottiche ed elettriche della cella sono state simulate con lo scopo di trovare i parametri strutturali ottimali e individuare i fattori che maggiormente influenzano efficienza e potenza erogata. Particolare attenzione è posta sugli effetti delle non idealità della superficie della base, per la quale una passivazione risulta più complicata da effettuare a causa della deposizione del contatto metallico, che provoca l'introduzione di difetti superficiali. La cella in analisi, a singola giunzione in Germanio, possiede una struttura con polarità p su n a emitter ``spesso'' e una doppia passivazione per base ed emitter. In seguito, è stata eseguita la crescita epitassiale tramite la tecnica MOVPE e una caratterizzazione preliminare dei layer componenti la cella, al fine di verificare la possibilità di ottenere una struttura che rispetti i parametri ottimali simulati. La crescita di una cella completa non è stata effettuata, ma i risultati ottenuti sono incoraggianti riguardo la possibilità di raggiungere l'obiettivo prefissato.