pv-manufacturing.org
I solcelleindustrien utgjør metoden med silketrykk for å lage kontaktmønster flertallet av metalliseringsprosessene for silisiumplater solceller. Kontaktmetallisering ved co-fyring av front- og bakskjermtrykt metallpasta for vanlige solceller av vanlig type er en dominerende prosess.
Silketrykkede solceller krever metallkontakter på overflaten for å tillate strøm å strømme fra de genererte bærerne. Utformingen av de fremre metallkontaktene er kritisk. Metallkontakten er laget av fingre og samleskinner. Metallkontakten har to eller flere samleskinner. Det større antallet samleskinner kan tillate en redusert høyde på de skjermtrykte fingrene for et metallresistivt tap. Designet er optimalisert basert på tap av skygge og tap av metallmotstand. Elektrisk vil det enten påvirke henholdsvis JSCorRS. Den typiske bredden på fingerbredden er 55 - 80 μm. Frontkontakten (sølv) transporterer strømmen fra de perifere områdene av cellen til samleskinnene, som vanligvis er vinkelrett på fingrene. cellene er sammenkoblet for å danne moduler. Når celler er koblet sammen for å lage en modul, loddes sammenkoblingsbåndet til samleskinnene og kobles til p-typen kontakter på baksiden av den tilstøtende cellen i en streng av celler.
I videoen nedenfor viser vi serigrafiprosessen ved Solar Industrial Research Facility (SIRF) ved UNSW Sydney.
Frontkontakt
Det sølvfargede kontaktmønsteret er trykt direkte over silisiumnitrid-antirefleksbelegg (ARC). Derfor må sølvmønsteret trenge gjennom ARC-belegget for å få en elektrisk kontakt med silisiumet. Den elektriske kontakten opprettes når cellen co-fyres i en innebygd fyringovn. Bakkontakten lages også under co-firing-prosessen. Co-avfyringsprosessen innebærer en topp fyringstemperatur i området 750 til 870 ° C i 5 sekunder eller mindre. Under prosessen etser ARC-belegget og trenger gjennom laget og danner en ohmsk kontakt med det underliggende silisiumet. Det er imidlertid viktig å optimalisere avfyringstemperatur og -tid. Når avfyringsprosessen gjøres ved enten for høy temperatur eller for lang tid, kan frontkontakten trenge dypere inn i silisiumet og få kontakt nær krysset. Dette vil effektivt øke kontaktmotstanden (så høyereRS) ettersom metallet vil komme i kontakt med det mer motstandsdyktige området til skiven. I tillegg til bindemidlene og løsningsmidlet som kreves for å muliggjøre silketrykk (som beskrevet for silketrykk i aluminium), inneholder sølvpastaen sølvpartikler, glassfritter (partikler) og tilsetningsstoffer som bly eller vismut som reduserer smeltetemperaturen til sølvet. og hjelp med å fukte overflaten for jevn kontakt. Et bilde av en frontskjerm for en 3-buss bar solcelle er vist i figur 1.
Bakre kontakt
Det meste av den bakre overflaten av solcellen er silketrykt med aluminiumpasta for å danne den bakre elektroden. I tillegg er fanene også trykt med sølvpasta for sammenkobling til andre celler ved lodding. Optimalisering av bakkontakt er ikke like kritisk som frontkontakt, men det er fortsatt viktig å optimalisere for å forbedre bakytelsen. Et tykt lag med aluminiumpasta (vanligvis ~ 30 mikrometer) skrives ut, med bevisste hull og tørkes før sølvpastaen også ble trykt for å danne sølvskinnen. Et uønsket tykt lag med aluminium kan føre til at en wafer bøyer seg under inline-avfyring. Avfyringen gjennom inlineovnen innebærer en rask oppvarming og avkjøling, som kan bygge opp spenningen i Si-skiven på grunn av forskjellen i termisk ekspansjonskoeffisient mellom Si og Al. Toleransen for waferbuen er opptil 1,5 mm, ellers vil det påvirke produksjonsprosessen for modulen. Foreløpig har de fleste industrielle solceller full aluminium bakkontakt (den såkalte Al-BSF) solcellen. Denne teknologien har fortsatt en markedsandel på 70%, selv om den forventes å falle i neste ti år [1] Under avfyringsprosessen i avfyringsprosessen og aluminium-silisium dannes eutektisk ved avfyringstemperaturer over 570oC. Under avkjølingsfasen omkrystalliserer silisiumet, og et aluminiumdopet silisiumlag dannes der aluminiumkonsentrasjonen bestemmes av temperaturen ved hvilken krystalliseringen foregår styrt av aluminium-silisium-fasediagrammet. Denne omkrystallisasjonen fortsetter til den eutektiske temperaturen er nådd og hele væsken krystalliserer. Denne prosessen resulterer således i ap-type dopet region på baksiden av solcelle som hjelper til med å samle hull, i tillegg reduserer dette også bakre overflate rekombinasjon.
I videoen nedenfor viser vi kontaktfyringstrinnet, som er det siste trinnet i produksjon av solceller.
Dobbelt trykk
Standard silketrykkmetode for metallisering på forsiden av silisiumsolceller er en pålitelig og godt forstått prosess med høye gjennomstrømningshastigheter. De typiske linjebreddene som kreves for å sikre prosessstabilitet og tilstrekkelig lavere metallmotstand er omtrent 120 mikrometer. For å oppnå høyere effektivitet av krystallinske silisiumsolceller må begge åpne kretsspenning VOC og kortslutningsstrømtetthet JS må forbedres. En tilnærming for å forbedre dem er å ha emittere med høy arkmotstand. Skjermpasta er optimalisert for å komme i kontakt med lite dopede emittere, derav høyere arkmotstand. Imidlertid vil høyere arkmotstand føre til høyere seriemotstand fra celleens sidemotstand, noe som kan redusere fyllingsfaktoren. Dette kan kompenseres med fingeravstanden, noe som øker skyggearealfraksjonen av den fremre sidestrukturen. Derfor er det nødvendig å redusere linjebredden for å minimere skyggetapene. Å redusere fingerbredden ved å redusere bredden på linjeåpningen i skjermen kan overvinnes, men dette kan føre til et mindre tverrsnittsareal av fingrene, noe som kan føre til høyere metallmotstand. Dette kan avbøtes ved å utføre en dobbel utskrift som kan øke høyden på metallfingrene betydelig. Dette er muliggjort av den utmerkede justeringsuniformiteten til den nåværende generasjonen av skjermskrivere som har en justeringspresisjon på 15 µm eller bedre. En ekstra fordel er at potensielle fingeravbrudd ved første utskrift kan løses av den andre utskriften, da det er usannsynlig at forstyrrelsene til to forskjellige skjermskrivere vil skje på samme posisjon.
