pv-manufacturing.org
У сонячній фотоелектричній промисловості метод черевдруку, що використовується для виготовлення контактного шаблону, припадає на більшість процесів металізації кремнієвих пластинних сонячних елементів. Контактна металізація шляхом різання передньої та задньої панелі друкованих металевих паст для основних стандартних сонячних елементів p-типу є домінуючим процесом.
Надруковані на екрані сонячні елементи вимагають контактів передньої поверхні металу, щоб струм витікав зі згенерованих носіїв. Конструкція передніх металевих контактів має вирішальне значення. Металевий контакт виконаний з пальців і шин. Металевий контакт має 2 і більше шин. Більша кількість шин може дозволити зменшити висоту пальців, надрукованих на екрані, для втрати металевого резистиву. Конструкція оптимізована на основі втрати затінення та втрати опору металу. Це вплине або на АТ, або на РС відповідно. Типова ширина пальця 55 - 80 мкм. Передній контакт (срібло) транспортує струм від периферійних областей клітини до шин, які зазвичай перпендикулярні пальцям. клітини з'єднуються між собою з модулями форми. Коли клітини з'єднуються, щоб зробити модуль, з'єднувана стрічка припоює до шин і з'єднується з контактами p-типу на задній поверхні сусідньої клітини в рядку клітинок.
У відео нижче ми показуємо процес друку екрану на Сонячному промисловому дослідницькому об'єкті (SIRF) в UnsW Sydney.
Передній контакт
Візерунок контакту срібла друкується безпосередньо над нітридом кремнію (ARC). Тому сріблястий візерунок необхідний для проникнення через покриття ARC, щоб зробити електричний контакт з кремнієм. Електричний контакт здійснюється, коли клітина стріляє в вбудовану піч випалу. Задній контакт також здійснюється в процесі стрімляє. Процес спільної стрільби передбачає пікову температуру стрільби в діапазоні від 750 до 870 °C протягом 5 секунд або менше. Під час процесу паста протравляє покриття ARC і проникає через шар і утворює охмічний контакт з базовим кремнієм. Однак важливо оптимізувати температуру випалу і час. Коли процес випалу виконується при занадто високій температурі або занадто довгий час, передній контакт може проникнути глибше в кремній і зробити контакт близько до з'єднання. Це дозволить ефективно збільшити опір контакту (так вище RS), оскільки метал буде здійснювати контакт з більш резистивною областю пластини. На додаток до в'яжучих і розчинників, необхідних для забезпечення шкрінного друку (як описано для алюмінієвого шкрінного друку), срібна паста містить частинки срібла, скляні фритюрники (частинки) і добавки, такі як свинець або бісмут, які знижують температуру плавлення срібла і допомагають змочити поверхню для рівномірного контакту. Зображення переднього екрану сонячної батареї 3 шини зображено на рисунку 1.
Задній контакт
Більша частина задньої поверхні сонячного елементу надрукована алюмінієвою пастою для формування заднього електрода. Крім того, вкладки також друкуються срібною пастою для з'єднання з іншими клітинами шляхом пайки. Оптимізація заднього контакту не є такою критичною, як передній контакт, але все ж важливо оптимізувати для поліпшення задньої продуктивності. Товстий шар алюмінієвої пасти (зазвичай ~ 30 мкм) друкується, з навмисними зазорами і висушується до того, як срібна паста також була надрукована, щоб сформувати срібні вкладки шини. Небажано товстий шар алюмінію може привести до вафельних схилів під час вбудованого випалу. Випал через вбудовану піч передбачає швидке нагрівання і охолодження, що може нарувати напругу в si-вафельці через різницю в коефіцієнті теплового розширення між Si і Al. Допуск на вафельний лук становить до 1,5 мм, інакше це вплине на процес виготовлення модуля. В даний час більшість промислових сонячних елементів мають повний алюмінієвий задній контакт (так зване алюмінієве поле задньої поверхні (Al-BSF) сонячних елементів. Ця технологія все ще має 70% частки ринку, хоча очікується, що вона впаде в найближчі десять років [1]. Під час процесу випалу в процесі випалу утворюється алюмінієво-кремнієва еутектик при температурі випалу понад 570 оС. Під час фази охолодження утворюється кремнієва ретрісталіс і алюмінієво-емульгуючий кремнієвий шар, де концентрація алюмінію визначається температурою, при якій кристалізація відбувається за допомогою алюмінієво-кремнієвої фазової діаграми. Ця реристалізація триває до тих пір, поки не буде досягнута температура еутектика і не буде досягнута вся рідка кристалізація. Цей процес, таким чином, призводить до p-типу doped області в задній частині сонячної батареї, яка допомагає в зборі отворів. Крім того, це зменшує рекомбінацію задньої поверхні.
У відео нижче ми покажемо вам контактний крок стрільби, який є останнім кроком у виробництві сонячних елементів.
Подвійний друк
Стандартний метод черевдруку для лицьової металізації кремнієвих сонячних елементів - надійний і добре вивчений процес з високою пропускною здатністю. Типова ширина лінії, яка необхідна для забезпечення стійкості процесу і досить низького опору металу становить близько 120 мкм. Для досягнення більш високої ефективності кристалічних кремнієвих сонячних елементів необхідно вдосконалити як напругу ВВ, так і щільність струму короткого замикання. Одним з підходів до їх поліпшення є висока стійкість до випромінювачів листового матеріалу. Вставка на екрані була оптимізована для контакту з низько стиснутими випромінювачами, отже, більш високим опором аркуша. Однак більш високий опір листів призведе до більш високого рядового опору Rs від бічного опору клітини, що може знизити коефіцієнт заповнення. Це можна компенсувати інтервалом між пальцями, що збільшує фракцію області затінення передньої сторони структури. Тому необхідне зменшення ширини лінії, щоб мінімізувати втрати затінення. Зменшення ширини пальця за рахунок зменшення ширини отвору лінії на екрані може подолати, але це може призвести до меншої площі попереного перерізу пальців, що може призвести до більш високого опору металу. Це можна пом'якшити, виконавши подвійний друк, який може значно збільшити висоту металевих пальців. Це дозволяється відмінною однорідністю вирівнювання поточного покоління екранних принтерів, які мають точність вирівнювання 15 мкм або краще. Додатковою перевагою є те, що потенційні переривання пальців першого друку можуть бути виправлені другим друком, оскільки неймовірно, що переривання двох різних екранних принтерів відбуватиметься в одному положенні.