pv-manufacturing.org
Päikeseenergia fotogalvaanikatööstuses moodustavad enamuse silikoonist päikeseelementide metallimisprotsessidest siiditrükimeetodid, kasutades kontaktmustri loomist. Põhimõõtmetüüpi standardsete päikesepatareide jaoks on kontaktmetallimine esi- ja tagaklaasiga trükitud metallpastade koospõletamise kaudu domineeriv protsess.
Siiditrükitud päikesepatareid vajavad esipinna metallkontakte, et vool saaks tekkivatest kanduritest voolata. Esiosa metallkontaktide disain on kriitiline. Metallkontakt on valmistatud sõrmedest ja siinidest. Metallkontaktil on 2 või enam koppa. Suurem siinide arv võib võimaldada ekraanitrükitud sõrmede vähendatud kõrgust metalli takistuskao jaoks. Kujundus on optimeeritud varjutuskadu ja metallikindluse kaotuse põhjal. Elektriliselt mõjutab see vastavalt JSCorRS-i. Sõrme laiuse tüüpiline laius on 55 - 80 μm. Eesmine kontakt (hõbe) kannab voolu raku perifeersetest piirkondadest bussideni, mis on tavaliselt sõrmedega risti. lahtrid on moodulite moodustamiseks omavahel ühendatud. Kui lahtrid on mooduli loomiseks ühendatud, jootakse ühenduslint busside külge ja ühendatakse lahtrideriaalis p-tüüpi kontaktidega külgneva lahtri tagumisel pinnal.
Allolevas videos näitame siiditrüki protsessi Solar Industrial Research Facilityis (SIRF) UNSW Sydneys.
Eesmine kontakt
Hõbedane esikülje muster trükitakse otse üle räninitriidi peegeldusvastase katte (ARC). Seetõttu on hõbedane muster vaja läbida ARC-kattekiht, et räni elektriliselt kokku puutuda. Elektriline kontakt tekib siis, kui kambrit süütatakse ahjusiseses ahjus. Tagakontakt tekib ka koospõletamise käigus. Kaas-põletusprotsess hõlmab maksimaalset laskmistemperatuuri vahemikus 750 kuni 870 ° C 5 sekundi jooksul või vähem. Protsessi käigus söövitab pasta ARC-katte ja tungib läbi kihi ning moodustab oomilise kontakti alusräni abil. Siiski on oluline optimeerida laskmistemperatuuri ja -aega. Kui süütamisprotsess toimub kas liiga kõrgel temperatuuril või liiga kaua, võib eesmine kontakt tungida sügavamale räni ja luua kontakti ristmiku lähedal. See suurendab tõhusalt kontakttakistust (nii kõrgemat RS), kuna metall võtab kontakti vahvli vastupidavama piirkonnaga. Lisaks siiditrüki võimaldamiseks vajalikele sideainetele ja lahustile (nagu on kirjeldatud alumiiniumtrüki jaoks) sisaldab hõbepasta hõbeda osakesi, klaasfritte (osakesi) ja lisandeid nagu plii või vismut, mis vähendavad hõbeda sulamistemperatuuri ja aitab pinda ühtlaseks kokkupuuteks märjaks teha. Kolme siiniga päikeseelemendi esiekraani pilt on toodud joonisel 1.
Tagumine kontakt
Suurem osa päikesepatarei tagumisest pinnast on tagumise elektroodi moodustamiseks alumiiniumpastaga trükitud. Lisaks trükitakse vahekaardid ka hõbeda pastaga, et neid ühendada teiste lahtritega jootmise teel. Tagakontakti optimeerimine ei ole nii kriitiline kui esikontakt, kuid tagumise jõudluse parandamiseks on siiski oluline optimeerimine. Trükitakse paks kiht alumiiniumpastat (tavaliselt ~ 30 μm), tahtlike vahedega ja kuivatatakse enne hõbedase pasta trükkimist, et moodustada hõbedased bussi vahelehed. Ebasoovitavalt paks alumiiniumikiht võib tekitada vahekauguse sisselaskmise ajal. Läbivooluahju põletamine hõlmab kiiret kuumutamist ja jahutamist, mis võib suurendada Si-vahveli pinget Si ja Al soojuspaisumisteguri erinevuse tõttu. Vahvervööri tolerants on kuni 1,5 mm, vastasel juhul mõjutab see mooduli valmistamise protsessi. Praegu on enamikul tööstuslikest päikesepatareidest täielik alumiiniumist tagumine kontakt (nn alumiiniumist tagumise pinna väli (Al-BSF) päikesepatarei. Sellel tehnoloogial on endiselt 70% turuosa, ehkki eeldatavasti langeb see järgmises kümme aastat [1]. Põletamisprotsessi käigus moodustub alumiinium-räni eutektika põletustemperatuuril üle 570oC. Jahutusfaasis kristalliseerub räni ja moodustub alumiiniumiga legeeritud ränikiht, kus alumiiniumi kontsentratsioon on määratud alumiinium-räni faasiskeemiga reguleeritava kristallumise temperatuuri järgi. See ümberkristallimine jätkub kuni eutektilise temperatuuri saavutamiseni ja kogu vedeliku kristallumiseni. Selle protsessi tulemuseks on ap-tüüpi legeeritud piirkond päikesepatarei, mis aitab aukude kogumisel, lisaks vähendab see ka tagumise pinna rekombinatsiooni.
Allolevas videos näitame teile kontakttulistamise etappi, mis on viimane samm päikesepatareide tootmisel.
Topelttrükk
Räni päikesepatareide esikülje metalliseerimise tavaline siiditrükimeetod on usaldusväärne ja arusaadav ning kõrge läbilaskevõimega protsess. Protsessi stabiilsuse ja piisavalt madalama metallitakistuse tagamiseks vajalikud tüüpilised joone laiused on umbes 120 μm. Kristalliliste räni päikesepatareide suurema efektiivsuse saavutamiseks on vaja parandada nii avatud vooluahela pinget VOC kui ka lühisvoolu tihedust JSC. Üks lähenemisviis nende parandamiseks on kõrge lehekindluse kiirgajate olemasolu. Ekraanipasta on optimeeritud madala dopinguga kiirgajatega kokkupuutumiseks, mistõttu on lehtede suurem takistus. Suurem lehe takistus viib aga raku külgtakistusest suurema seeriatakistuse Rs, mis võib vähendada täitetegurit. Seda saab kompenseerida sõrmede vahega, mis suurendab esikülje struktuuri varjutusala osa. Seetõttu on varjutuskadude minimeerimiseks vaja joone laiust vähendada. Sõrme laiuse vähendamine ekraanil avatava joone laiuse vähendamise abil võib ületada, kuid see võib viia sõrmede väiksema ristlõikepindalani, mis võib viia suurema metallitakistuseni. Seda saab leevendada topelttrüki abil, mis võib oluliselt suurendada metallist sõrmede kõrgust. Seda võimaldab praeguse põlvkonna siidiprinterite suurepärane ühtlustamine, mille joondustäpsus on 15 µm või parem. Täiendav eelis on see, et esimese trükise võimalikud sõrmekatkestused saab fikseerida teise trükiga, kuna on ebatõenäoline, et kahe erineva ekraaniprinteri katkestused toimuksid samas asendis.
