pv-manufacturing.org
V solárnom fotovoltaickom priemysle predstavuje metóda sieťotlače používaná na vytváranie kontaktných vzorov väčšinu procesov metalizácie pre solárne články kremíkových doštičiek. Dominantne používaným procesom je kontaktná metalizácia spoluspaľovaním predných a zadných sieťotlačových kovových pást pre štandardné solárne články typu mainstreamp.
Sieťotlačené solárne články vyžadujú kovové predné povrchové kontakty, aby umožnili prúdenie prúdu z generovaných nosičov. Dizajn predných kovových kontaktov je zásadný. Kovový kontakt je vyrobený z prstov a prípojníc. Kovový kontakt má 2 alebo viac prípojníc. Väčší počet prípojníc môže umožniť zníženú výšku prstov so sieťotlačou, aby nedošlo k strate kovového odporu. Dizajn je optimalizovaný na základe straty tieňa a straty kovového odporu. Elektricky to ovplyvní buď JSCorRS, resp. Typická šírka prsta je 55 - 80 μm. Predný kontakt (striebro) prenáša prúd z periférnych oblastí bunky na prípojnice, ktoré sú zvyčajne kolmé na prsty. bunky sú vzájomne prepojené a tvoria moduly. Keď sú bunky spojené na vytvorenie modulu, prepojovacia páska je spájkovaná s prípojnicami a pripája sa ku kontaktom typu p na zadnom povrchu susednej bunky v rade článkov.
Na videu nižšie zobrazujeme proces sieťotlače v spoločnosti Solar Industrial Research Facility (SIRF) v UNSW Sydney.
Predný kontakt
Strieborný predný kontaktný vzor je vytlačený priamo na antireflexnú vrstvu z nitridu kremíka (ARC). Preto je potrebné, aby strieborný vzor prenikol cez povlak ARC a vytvoril elektrický kontakt s kremíkom. Elektrický kontakt sa dosiahne, keď je článok spoluspaľovaný v inline spaľovacej peci. Zadný kontakt sa nadväzuje aj počas procesu spoločného streľby. Proces spoločného spaľovania zahrnuje maximálnu teplotu vypaľovania v rozmedzí 750 až 870 ° C po dobu 5 sekúnd alebo menej. Počas procesu pasta leptá povlak ARC, preniká cez vrstvu a vytvára ohmický kontakt s podložným kremíkom. Je však dôležité optimalizovať teplotu a čas vypaľovania. Keď sa proces vypaľovania vykonáva buď pri príliš vysokej teplote, alebo príliš dlho, môže čelný kontakt preniknúť hlbšie do kremíka a nadviazať kontakt blízko spoja. To efektívne zvýši kontaktný odpor (tak vyšší RS), pretože kov sa dostane do kontaktu s odporovejšou oblasťou oblátky. Okrem spojív a rozpúšťadla potrebného na umožnenie sieťotlače (ako je opísané pre hliníkovú sieťotlač) obsahuje strieborná pasta častice striebra, sklenené frity (častice) a prísady ako olovo alebo bizmut, ktoré znižujú teplotu topenia striebra. a pomáhajú navlhčiť povrch pre rovnomerné kontaktovanie. Obrázok predného skla pre solárny článok s 3 prípojnicami je zobrazený na obrázku 1.
Zadný kontakt
Väčšina zadného povrchu solárneho článku je sieťotlačou potiahnutá hliníkovou pastou na vytvorenie zadnej elektródy. Okrem toho sú chlopne tiež potlačené striebornou pastou na prepojenie s inými bunkami spájkovaním. Optimalizácia zadného kontaktu nie je taká kritická ako predný kontakt, je však stále dôležité optimalizovať ho, aby sa zlepšil výkon zozadu. Vytlačí sa hrubá vrstva hliníkovej pasty (zvyčajne ~ 30 μm) so zámernými medzerami a pred vytlačením striebornej pasty sa vysuší, aby sa vytvorili chlopne so striebornými prípojnicami. Neželateľne silná vrstva hliníka môže viesť k vyklenutiu oblátky počas priameho pálenia. Spaľovanie v inline peci zahŕňa rýchle zahriatie a ochladenie, ktoré môže zvýšiť napätie v kremíkovej doštičke kvôli rozdielu v koeficiente tepelnej rozťažnosti medzi Si a Al. Tolerancia pre oblátku je do 1,5 mm, inak to ovplyvní proces výroby modulu. V súčasnosti má väčšina priemyselných solárnych článkov úplný hliníkový zadný kontakt (takzvaný solárny článok s hliníkovým zadným povrchom poľa (Al-BSF). Táto technológia má stále 70% podiel na trhu, aj keď sa očakáva pokles v budúcom desať rokov [1]. Počas procesu výpalu sa v procese výpalu vytvára eutektikum hliník-kremík pri teplotách výpalu vyšších ako 570 ° C. Počas fázy ochladzovania kremík rekryštalizuje a vytvorí sa hliníkom dotovaná vrstva kremíka, kde je koncentrácia hliníka je určená teplotou, pri ktorej dochádza ku kryštalizácii, riadenou fázovým diagramom hliník-kremík. Táto rekryštalizácia pokračuje, kým sa nedosiahne eutektická teplota a nekryštalizuje celá kvapalina. Výsledkom tohto procesu je dopovaná oblasť typu ap v zadnej časti solárny článok, ktorý pomáha pri zhromažďovaní otvorov. Okrem toho to tiež znižuje rekombináciu zadného povrchu.
Vo videu nižšie vám ukážeme krok vypaľovania kontaktov, ktorý je posledným krokom vo výrobe solárnych článkov.
Dvojitá tlač
Štandardná metóda sieťotlače na čelnú pokovovanie kremíkových solárnych článkov je spoľahlivý a dobre pochopený proces s vysokou priepustnosťou. Typická šírka čiary, ktorá je potrebná na zabezpečenie stability procesu a dostatočne malého odporu kovu, je asi 120 μm. Na dosiahnutie vyššej účinnosti solárnych článkov z kryštalického kremíka je potrebné vylepšiť napätie v otvorenom obvode VOC aj hustotu skratového prúdu. Jedným z prístupov na ich zlepšenie je mať žiariče s vysokým odporom plechu. Sieťová pasta bola optimalizovaná tak, aby kontaktovala nízko dotované žiariče, a teda vyšší odpor plechu. Vyšší odpor plechu však povedie k vyššej sériovej odolnostiRs od bočného odporu článku, čo môže znížiť faktor naplnenia. To je možné kompenzovať rozstupom prstov, čo zvyšuje zlomok tieniacej oblasti konštrukcie prednej strany. Preto je potrebné zmenšiť šírku čiary, aby sa minimalizovali straty tieňovaním. Zmenšenie šírky prsta zmenšením šírky otvoru vlasca v obrazovke môže byť prekonané, čo však môže viesť k menšej ploche prierezu prstov, čo môže viesť k vyššiemu odporu kovu. To je možné zmierniť dvojitou potlačou, ktorá môže výrazne zvýšiť výšku kovových prstov. Toto je umožnené vynikajúcou rovnomernosťou zarovnania súčasnej generácie sieťových tlačiarní, ktoré majú presnosť zarovnania 15 µm alebo lepšiu. Ďalšou výhodou je, že potenciálne prerušenia prstov prvého výtlačku je možné opraviť druhým výtlačkom, pretože je nepravdepodobné, že by k prerušeniam dvoch rôznych sieťotlačových tlačiarní došlo v rovnakej polohe.