pv-manufacturing.org
V solarni fotovoltaični industriji metoda sitotiska, ki se uporablja za vzpostavljanje kontaktnih vzorcev, predstavlja večino postopkov metalizacije sončnih celic iz silicijevega oblata. Prevladujoč postopek je metalizacija kontaktov s sožiganjem na kovinske paste s sprednjim in zadnjim zaslonom tiskanih standardnih sončnih celic tipa mainstreamp.
Zaslonsko natisnjene sončne celice zahtevajo kovinske kontakte na sprednji površini, da lahko tok teče iz ustvarjenih nosilcev. Zasnova sprednjih kovinskih kontaktov je kritična. Kovinski kontakt je izdelan iz prstov in sabirnic. Kovinski kontakt ima 2 ali več vodilov. Večje število zbiralk lahko omogoči manjšo višino sitotiskanih prstov zaradi kovinske uporovne izgube. Zasnova je optimizirana glede na izgubo senčenja in izgubo kovinske odpornosti. Električno bo to vplivalo na JSCorRS. Tipična širina širine prsta je 55 - 80 μm. Sprednji kontakt (srebro) prenaša tok iz obrobnih predelov celice na vodila, ki so običajno pravokotna na prste. celice so med seboj povezane in tvorijo module. Ko so celice povezane v modul, je trak za medsebojno povezovanje spajkan na vodila in se v nizu celic poveže s kontakti tipa p na zadnji površini sosednje celice.
V spodnjem videoposnetku prikazujemo postopek sitotiska v Solar Industrial Facility (SIRF) na UNSW Sydney.
Sprednji kontakt
Vzorec srebrnega sprednjega kontakta je natisnjen neposredno na antirefleksni premaz iz silicijevega nitrida (ARC). Zato je potreben srebrni vzorec, da prodre skozi ARC-prevleko, da vzpostavi električni stik s silicijem. Električni kontakt se vzpostavi, ko se celica sožari v peči za vžig. Med postopkom sožiganja se vzpostavi tudi zadnji kontakt. Postopek sožganja vključuje najvišjo temperaturo pečenja v območju od 750 do 870 ° C 5 sekund ali manj. Med postopkom pasta jedka prevleko ARC in prodre skozi plast ter tvori omski stik z osnovnim silicijem. Pomembno pa je optimizirati temperaturo in čas pečenja. Kadar postopek žganja poteka pri previsoki temperaturi ali predolgo, lahko sprednji kontakt prodre globlje v silicij in vzpostavi stik blizu stika. To bo učinkovito povečalo kontaktno upornost (torej večjo RS), saj bo kovina stopila v stik z bolj uporovnim predelom rezine. Poleg veziv in topila, potrebnih za sitotisk (kot je opisano za aluminijasti sitotisk), srebrna pasta vsebuje delce srebra, steklene frite (delce) in dodatke, kot sta svinec ali bizmut, ki zmanjšujejo temperaturo taljenja srebra in pomagajo navlažiti površino za enakomeren stik. Slika sprednjega zaslona sončne celice s 3 vodili je prikazana na sliki 1.
Zadnji kontakt
Večina zadnje površine sončne celice je natisnjena z aluminijasto pasto, da se tvori zadnja elektroda. Poleg tega so jezički natisnjeni s srebrno pasto za medsebojno povezavo z drugimi celicami s spajkanjem. Optimizacija zadnjega kontakta ni tako kritična kot sprednji, vendar je vseeno pomembno, da ga optimizirate za izboljšanje zmogljivosti zadaj. Natisnemo debelo plast aluminijaste paste (običajno ~ 30 μm) z namernimi režami in jo posušimo, preden je bila natisnjena tudi srebrna pasta, da se tvorijo srebrni jezički. Neželena debela plast aluminija lahko povzroči rezanje rezin med vžiganjem. Žganje skozi vgradno peč vključuje hitro segrevanje in hlajenje, kar lahko poveča napetost v plošči Si zaradi razlike v koeficientu toplotnega raztezanja med Si in Al. Dovoljeno odstopanje premca za rezine je do 1,5 mm, sicer bo vplivalo na postopek izdelave modula. Trenutno ima večina industrijskih sončnih celic poln aluminijast zadnji kontakt (tako imenovana solarna celica z aluminijastim poljem na zadnji površini (Al-BSF). Ta tehnologija ima še vedno 70-odstotni tržni delež, čeprav naj bi se v naslednjem deset let [1]. Med postopkom žganja v procesu žganja nastane avteliko-silicijev evtektik pri temperaturah žganja nad 570 ° C. Med fazo hlajenja se silicij prekristalizira in nastane plast silicija v obliki aluminija je določena s temperaturo, pri kateri poteka kristalizacija, ki ji vlada fazni diagram aluminij-silicij. Ta prekristalizacija se nadaljuje, dokler ni dosežena evtektična temperatura in se celotna tekočina kristalizira. sončna celica, ki pomaga pri zbiranju lukenj, poleg tega pa zmanjšuje tudi rekombinacijo zadnje površine.
V spodnjem videu vam prikazujemo korak vžiga kontakta, ki je zadnji korak v proizvodnji sončnih celic.
Dvojni tisk
Standardna metoda sitotiska za metalizacijo silicijevih sončnih celic na sprednji strani je zanesljiv in dobro razumljiv postopek z visoko prepustnostjo. Tipične širine črt, potrebne za zagotovitev stabilnosti procesa in dovolj nižje kovinske odpornosti, so približno 120 μm. Da bi dosegli večjo učinkovitost kristaliničnih silicijevih sončnih celic, je treba izboljšati napetost odprtega tokokrogaVOC in gostoto toka kratkega stika JSC. Eden od načinov za njihovo izboljšanje je uporaba visoko odpornih oddajnikov. Zaslonska pasta je optimizirana za stik z nizko dopiranimi sevalci in s tem večjo odpornost pločevine. Vendar bo večja odpornost pločevine privedla do večje serijske odpornostiR od bočne odpornosti celice, kar lahko zmanjša faktor polnjenja. To lahko nadomestimo z razmikom med prsti, kar poveča delež površine senčenja v prednji stranski strukturi. Zato je za zmanjšanje izgub pri senčenju potrebno zmanjšati širino črte. Zmanjšanje širine prsta z zmanjšanjem širine odprtine črte na zaslonu lahko premaga, vendar to lahko privede do manjšega prereza prstov, kar lahko privede do večje kovinske odpornosti. To lahko omilimo z dvojnim tiskom, ki lahko znatno poveča višino kovinskih prstov. To omogoča odlična izenačenost poravnave sedanje generacije sitotiskalnikov, ki imajo natančnost poravnave 15 µm ali več. Dodatna prednost je, da lahko drugi tisk odpravi morebitne prekinitve prstov prvega tiska, saj je malo verjetno, da bi prišlo do prekinitev dveh različnih tiskalnikov na istem položaju.
