pv-manufacturing.org
Güneş fotovoltaik endüstrisinde, silikon gofret güneş pilleri için metalizasyon işlemlerinin çoğunluğu için temas desen hesapları yapmak için kullanılan serigrafi yöntemi. Ana akımp tipi standart güneş pilleri için ön ve arka ekran baskılı metal macunların birlikte pişirilmesiyle temas metalizasyonu, baskın olarak kullanılan bir işlemdir.
Serigrafi baskılı güneş pilleri, akımın üretilen taşıyıcılardan akmasına izin vermek için ön yüzey metal kontaklarına ihtiyaç duyar. Ön metal kontakların tasarımı çok önemlidir. Metal kontak parmak ve baralardan oluşmaktadır. Metal kontağın 2 veya daha fazla barası vardır. Daha fazla sayıda bara, metal direnç kaybı için ekran baskılı parmakların yüksekliğinin azaltılmasına izin verebilir. Tasarım, gölgeleme kaybına ve metal direnç kaybına göre optimize edilmiştir. Elektriksel olarak, sırasıyla JSCorRS'yi etkileyecektir. Parmak genişliğinin tipik genişliği 55 – 80 μm'dir. Ön kontak (gümüş), akımı hücrenin çevresel bölgelerinden tipik olarak parmaklara dik olan baralara taşır. hücreler modüller oluşturmak için birbirine bağlanır. Hücreler bir modül yapmak için bağlandığında, ara bağlantı şeridi baralara lehimlenir ve bir hücre dizisinde bitişik hücrenin arka yüzeyindeki p-tipi kontaklara bağlanır.
Aşağıdaki videoda UNSW Sydney'deki Solar Endüstriyel Araştırma Tesisinde (SIRF) serigrafi baskı sürecini gösteriyoruz.
Ön kontak
Gümüş ön temas deseni, doğrudan silikon nitrür yansıma önleyici kaplamanın (ARC) üzerine basılmıştır. Bu nedenle, silikon ile elektriksel bir temas kurmak için gümüş desenin ARC kaplamasından geçmesi gerekir. Elektrik teması, hücre bir sıralı ateşleme fırınında birlikte ateşlendiğinde yapılır. Arka temas da birlikte ateşleme işlemi sırasında yapılır. Birlikte pişirme işlemi, 5 saniye veya daha kısa süreyle 750 ila 870 °C aralığında bir en yüksek ateşleme sıcaklığını içerir. İşlem sırasında, macun ARC kaplamasını aşındırır ve katmana nüfuz eder ve alttaki silikon ile omik bir temas oluşturur. Ancak, ateşleme sıcaklığını ve süresini optimize etmek önemlidir. Fırınlama işlemi çok yüksek sıcaklıkta veya çok uzun sürede yapıldığında ön kontak silikonun daha derinlerine nüfuz edebilir ve bağlantı noktasına yakın bir temas kurabilir. Bu, metal, gofretin daha dirençli bölgesi ile temas kuracağından, temas direncini etkili bir şekilde artıracaktır (bu kadar yüksekRS). Serigrafiyi (alüminyum serigrafi için açıklandığı gibi) mümkün kılmak için gereken bağlayıcılara ve solvente ek olarak, gümüş macun gümüş parçacıkları, cam fritleri (parçacıklar) ve gümüşün erime sıcaklığını düşüren kurşun veya bizmut gibi katkı maddeleri içerir. ve düzgün temas için yüzeyi ıslatmaya yardımcı olun. 3 baralı bir güneş pili için bir ön ekranın resmi Şekil 1'de gösterilmektedir.
Arka kontak
Güneş pilinin arka yüzeyinin çoğu, arka elektrotu oluşturmak için alüminyum macunla serigrafiyle basılmıştır. Ek olarak, tırnaklar ayrıca lehimleme yoluyla diğer hücrelere bağlantı için gümüş macunla basılmıştır. Arka temasın optimizasyonu ön temas kadar kritik değildir, ancak arka performansı iyileştirmek için optimize etmek yine de önemlidir. Kalın bir alüminyum pasta tabakası (tipik olarak ~ 30 μm), kasıtlı boşluklarla basılır ve gümüş bara tırnaklarını oluşturmak için gümüş pasta basılmadan önce kurutulur. İstenmeyen kalınlıkta bir alüminyum tabakası, hat içi ateşleme sırasında bir gofretin eğilmesine neden olabilir. Sıralı fırın yoluyla ateşleme, hızlı bir ısıtma ve soğutma içerir; bu, Si ve Al arasındaki termal genleşme katsayısındaki farktan dolayı Si gofretinde stres oluşturabilir. Gofret yayı için tolerans 1,5 mm'ye kadardır, aksi takdirde modül üretim sürecini etkileyecektir. Şu anda, endüstriyel güneş pillerinin çoğu, tam bir alüminyum arka kontağa (alüminyum arka yüzey alanı (Al-BSF) güneş pili denir. on yıl [1]. Pişirme işleminde pişirme işlemi sırasında ve 570oC'yi aşan pişirme sıcaklıklarında alüminyum-silikon ötektiği oluşur.Soğutma aşamasında silikon yeniden kristalleşir ve alüminyum konsantrasyonunun bulunduğu yerde alüminyum katkılı bir silikon tabakası oluşur. alüminyum-silikon faz diyagramı tarafından yönetilen kristalleşmenin gerçekleştiği sıcaklık tarafından belirlenir.Bu yeniden kristalleşme ötektik sıcaklığa ulaşılana ve tüm sıvı kristalleşene kadar devam eder.Bu işlem, böylece arka tarafta ap-tipi katkılı bölge ile sonuçlanır. deliklerin toplanmasına yardımcı olan güneş pili.Ayrıca bu, arka yüzey rekombinasyonunu da azaltır.
Aşağıdaki videoda güneş pili üretiminde son adım olan kontak ateşleme adımını gösteriyoruz.
Çift baskı
Silikon güneş pillerinin ön tarafı metalizasyonu için standart serigrafi yöntemi, yüksek verim oranları ile güvenilir ve iyi anlaşılmış bir işlemdir. Proses stabilitesini ve yeterince düşük metal direncini sağlamak için gereken tipik çizgi genişlikleri yaklaşık 120 µm'dir. Kristal silikon güneş pillerinden daha yüksek verim elde etmek için hem açık devre gerilimiVOC hem de kısa devre akım yoğunluğuJSC iyileştirilmelidir. Bunları iyileştirmeye yönelik bir yaklaşım, yüksek tabaka dirençli emitörlere sahip olmaktır. Elek macunu, düşük katkılı emitörlerle temas edecek şekilde optimize edilmiştir, dolayısıyla daha yüksek tabaka direnci. Bununla birlikte, daha yüksek tabaka direnci, doldurma faktörünü azaltabilen hücrenin yan direncinden daha yüksek seri dirençR'lere yol açacaktır. Bu, ön yan yapının gölgeleme alanı fraksiyonunu artıran parmak aralığı ile telafi edilebilir. Bu nedenle, gölgeleme kayıplarını en aza indirmek için çizgi genişliğinin azaltılması gereklidir. Ekrandaki çizgi açıklığının genişliğini azaltarak parmak genişliğini azaltmak üstesinden gelebilir ancak bu, parmakların daha küçük bir kesit alanına yol açabilir ve bu da daha yüksek metal direncine yol açabilir. Bu, metal parmakların yüksekliğini önemli ölçüde artırabilen bir çift baskı gerçekleştirerek hafifletilebilir. Bu, 15 µm veya daha iyi hizalama hassasiyetine sahip mevcut ekran yazıcı neslinin mükemmel hizalama tekdüzeliği ile sağlanır. Ek bir fayda, iki farklı ekran yazıcısının kesintilerinin aynı konumda meydana gelmesi olası olmadığından, birinci baskıdaki olası parmak kesintilerinin ikinci baskı tarafından sabitlenebilmesidir.
