A -Doped Substructure in Solar Cells: Carriers Confinement and Photocurrent

(Received 25 March 1996, accepted 1 October 1996)

Abstract
This paper presents a modelling of the Low-High interfaces effects due to the implantation, in the emitter of a silicon solar cell, of a complex structure consisting of a -doping profile coincident with a defect layer. It leads to analytical expressions of the potential barriers and the drift electric fields due to these interfaces. The confinement of the holes generated by the infrared absorption is studied. In parallel, we propose a numerical approach for the electric phenomena occurring in the cell emitter with a complex interface: it confirms our theoretical results. The electron photocurrent due to the normal absorption is shown not to be altered by the complex structure. The hole confinement, near the front surface, can improve the performances of the cell. Both our theoretical expressions and our numerical results predict this photocurrent increase.

Résumé
Ce travail présente une modélisation des effets d'interfaces créés par l'implantation, dans l'émetteur d'une cellule solaire au silicium, d'une structure complexe consistant en un -dopage coïncidant avec une couche de défauts. Les expressions analytiques des barrières de potentiel et des champs d'entraînement montrent l'intérêt de ce -dopage additionnel : le confinement des trous générés par l'absorption infra-rouge ; le photocourant dû à l'absorption normale n'est cependant pas altéré par cette structure additionnelle. Une approche numérique parallèle, fondée sur les équations de transports complètes, confirme les résultats théoriques, tant au niveau du confinement des trous, que de l'amélioration des performances de la cellule sous éclairement AM1.5 : courant de court-circuit, tension de circuit ouvert et puissance maximale disponible.