Title

INFLUÊNCIA DE TRATAMENTOS TÉRMICOS NA FORMAÇÃO DE FASES EM SUBSTRATOS DE SILÍCIO PARA CÉLULAS SOLARES DEPOSITADOS POR ASPERSÃO A PLASMA ATMOSFÉRICO

HEAT TREATMENT INFLUENCE ON PHASES FORMATION ON SOLAR CELLS SILICON SHEETS PREPARED BY ATMOSFERIC PLASMA SPRAY PROCESS

Authorship

Carvalho, Igor Alessandro Silva; Ribeiro, Ricardo Luiz; Braga, Lucas Norberto Bernardes; Branco, José Roberto Tavares

Carvalho, Igor Alessandro Silva

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Ribeiro, Ricardo Luiz

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Braga, Lucas Norberto Bernardes

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Branco, José Roberto Tavares

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DOI

10.5151/2594-5327-0378

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Abstract

Os componentes que utilizam propriedades eletrônicas e ópticas das camadas de silício contam com processos de fabricação de custo elevado que produzem silício com alto grau de pureza. O silício grau metalúrgico (Si-GM) tem sido utilizado na formação de recobrimentos de baixo custo através de aspersão térmica a plasma (ATP). Este trabalho analisa a formação das fases relacionadas a impurezas como Fe, Cr e Al. A precipitação dessas fases pode intensificar a formação de trincas e tensões internas, ocasionando a falha desses componentes. O Si-GM moído foi quimicamente analisado por espectroscopia de emissão óptica de plasma. A distribuição de tamanhos das partículas do silício foi determinada por difratometria a laser e por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os filmes preparados por aspersão térmica foram tratados termicamente e submetidos a diferentes taxas de resfriamento. Os resultados foram analisados por microscopia ótica e eletrônica de varredura, difratometria de raios X e análises de microdureza. Eles permitiram constatar a formação indesejada das fases e proporcionaram condições para o desenvolvimento de parâmetros que minimizem os problemas correlacionados.

Optical and electronic components that use silicon layers properties have high cost manufacturing procedures that produce high grade purity silicon. The metallurgical grade silicon (Si-GM) has been used on plasma thermal spraying process (ATP) layers as a low cost material. This work analyzes the formation of phases related to impurities such as Fe, Cr and Al. The precipitation of these phases may intensify cracks formation and internal strains, leading these components to failure. The milled Si-GM was chemically analyzed by plasma optical spectroscopy emission. The silicon particles sizes distribution was determined by laser difractometry and scanning electron microscopy (SEM). The films were prepared by atmospheric plasma thermal spraying, annealed and leaded to different cooling rates. The results were analyzed by optical and scanning electron microscopy, X-ray difractometry and microhardness analysis. They allowed to detect the unwanted formation of phases and provided conditions to develop parameters to minimize the correlated problems.

Keywords

Aspersão térmica; Células solares; Silício grau metalúrgico.

Thermal spraying; Solar cells; Metallurgical grade silicon.