pv-manufacturing.org
В слънчевата фотоволтаична индустрия методът на ситопечат, използван за осъществяване на контактни модели, представлява повечето от процесите на метализация за слънчеви клетки от силициеви пластини. Контактната метализация чрез съвместно изпичане на метални пасти с предно и задно сито, отпечатани за стандартни соларни клетки тип mainp, е доминиращо използван процес.
Екранно отпечатаните слънчеви клетки изискват метални контакти от предната повърхност, за да позволят на тока да тече от генерираните носители. Дизайнът на предните метални контакти е критичен. Металният контакт е направен от пръсти и шини. Металният контакт има 2 или повече шини. По-големият брой шини може да позволи намалена височина на ситопечатните пръсти за метална резистивна загуба. Дизайнът е оптимизиран въз основа на загубата на засенчване и загубата на метална устойчивост. Електрически, това ще повлияе съответно на JSCorRS. Типичната ширина на ширината на пръста е 55 - 80 μm. Предният контакт (сребърен) пренася тока от периферните области на клетката към шините, които обикновено са перпендикулярни на пръстите. клетките са свързани помежду си, за да образуват модули. Когато клетките са свързани, за да направят модул, лентата за взаимно свързване е запоена към шините и се свързва към контактите тип p на задната повърхност на съседната клетка в низ от клетки.
Във видеото по-долу показваме процеса на ситопечат в Инструмента за соларни индустриални изследвания (SIRF) в UNSW Сидни.
Преден контакт
Моделът на сребърен преден контакт се отпечатва директно върху антирефлексното покритие от силициев нитрид (ARC). Следователно сребърният модел е необходим, за да проникне през ARC покритието, за да осъществи електрически контакт със силиция. Електрическият контакт се осъществява, когато клетката се изгори съвместно в пещ за печене. Задният контакт също се осъществява по време на процеса на съвместно изпичане. Процесът на съвместно изпичане включва пикова температура на изпичане в диапазон от 750 до 870 ° C за 5 секунди или по-малко. По време на процеса пастата ецва ARC покритието и прониква през слоя и образува омичен контакт с подлежащия силиций. Важно е обаче да се оптимизират температурата и времето на изпичане. Когато процесът на изпичане се извършва или при твърде висока температура, или при твърде дълго време, предният контакт може да проникне по-дълбоко в силиция и да осъществи контакт близо до кръстовището. Това ефективно ще увеличи контактното съпротивление (толкова по-високо RS), тъй като металът ще осъществи контакт с по-резистивната област на пластината. В допълнение към свързващите вещества и разтворителя, необходими за активиране на ситопечат (както е описано за алуминиев ситопечат), сребърната паста съдържа сребърни частици, стъклени фрити (частици) и добавки като олово или бисмут, които намаляват температурата на топене на среброто и помагат за навлажняване на повърхността за равномерно контактуване. Снимка на преден екран за слънчева клетка с 3 шини е показана на фигура 1.
Заден контакт
По-голямата част от задната повърхност на слънчевата клетка е отпечатана със сито с алуминиева паста, за да образува задния електрод. Освен това на раздели се отпечатва и сребърна паста за взаимно свързване с други клетки чрез запояване. Оптимизирането на задния контакт не е толкова критично, колкото предния контакт, но все пак е важно да се оптимизира, за да се подобрят задните характеристики. Отпечатва се дебел слой алуминиева паста (обикновено ~ 30 μm), с умишлени пролуки и се изсушава, преди сребърната паста също да бъде отпечатана, за да образува сребърните шини. Нежелано дебел слой алуминий може да доведе до огъване на вафли по време на вътрешно изпичане. Изгарянето чрез вградена пещ включва бързо нагряване и охлаждане, което може да натрупа напрежение в пластината Si поради разликата в коефициента на топлинно разширение между Si и Al. Допустимото отклонение за носа на вафлата е до 1,5 mm, в противен случай това ще повлияе на процеса на производство на модула. Понастоящем повечето индустриални слънчеви клетки имат пълен алуминиев заден контакт (така наречената слънчева клетка с алуминиево поле (Al-BSF). Тази технология все още има 70% пазарен дял, въпреки че се очаква да спадне през следващата десет години [1]. По време на процеса на изпичане в процеса на изпичане се образува евтектика от алуминий и силиций при температури на изпичане над 570 ° C. По време на фазата на охлаждане силицийът се прекристализира и се образува слой алуминиев легиран, където концентрацията на алуминий се определя от температурата, при която протича кристализацията, управлявана от алуминиево-силициевата фазова диаграма.Тази прекристализация продължава, докато се достигне евтектичната температура и цялата течност кристализира.Тази процес води до легиран регион от типа ap в задната част на слънчева клетка, която помага при събирането на дупки. В допълнение, това намалява и рекомбинацията на задната повърхност.
Във видеото по-долу ви показваме стъпката за изстрелване на контакт, която е последната стъпка в производството на слънчеви клетки.
Двоен печат
Стандартният метод за ситопечат за метална метализация на силициеви слънчеви клетки е надежден и добре разбран процес с висока производителност. Типичните ширини на линията, необходими за осигуряване на стабилността на процеса и достатъчно по-ниска метална устойчивост, са около 120 μm. За да се постигне по-висока ефективност на кристалните силициеви слънчеви клетки, двете напрежения на отворена верига VO и плътността на тока на късо съединение JSC трябва да бъдат подобрени. Един от подходите за подобряването им е да има излъчватели с висока устойчивост на листа. Екранната паста е оптимизирана да контактува с ниско легирани емитери, следователно по-висока устойчивост на листа. Въпреки това, по-високото съпротивление на листа ще доведе до по-високо съпротивление на серията Rs от страничното съпротивление на клетката, което може да намали фактора на запълване. Това може да се компенсира от разстоянието между пръстите, което увеличава фракцията на зоната на засенчване на предната странична структура. Следователно е необходимо намаляване на ширината на линията, за да се минимизират загубите на засенчване. Намаляването на ширината на пръста чрез намаляване на ширината на отвора на линията на екрана може да се преодолее, но това може да доведе до по-малка площ на напречното сечение на пръстите, което може да доведе до по-висока метална устойчивост. Това може да бъде смекчено чрез извършване на двоен отпечатък, който може значително да увеличи височината на металните пръсти. Това е възможно благодарение на отличната еднородност на подравняването на текущото поколение екранни принтери, които имат прецизност на подравняване от 15 µm или по-добра. Допълнително предимство е, че потенциалните прекъсвания на пръста на първия печат могат да бъдат фиксирани от втория печат, тъй като е малко вероятно прекъсванията на два различни екранни принтера да възникнат в една и съща позиция.