pv-manufacturing.org
U solarnoj fotonaponskoj industriji, metoda sitotiska koja se koristi za izradu uzoraka kontakta čini većinu procesa metalizacije solarnih ćelija silikonskih pločica. Kontaktna metalizacija zajedničkim ispaljivanjem metalnih pasti s prednjeg i stražnjeg zaslona za uobičajene standardne solarne ćelije tipa P dominantan je proces.
Solarne ćelije ispisane na zaslonu zahtijevaju kontakte metala prednje površine kako bi struja mogla teći iz generiranih nosača. Dizajn prednjih metalnih kontakata je kritičan. Metalni kontakt je izrađen od prstiju i sabirnica. Metalni kontakt ima 2 ili više sabirnica. Veći broj sabirnica može omogućiti smanjenu visinu prstiju ispisanih na zaslonu za gubitak metalnog otpora. Dizajn je optimiziran na temelju gubitka sjenčanja i gubitka otpora metala. Električno će utjecati na JSC ili RS. Tipična širina prsta je 55 – 80 μm. Prednji kontakt (srebrni) prenosi struju iz perifernih dijelova ćelije u sabirnice, koje su obično okomite na prste. ćelije su međusobno povezane s modulima obrazaca. Kada su ćelije spojene kako bi se napravio modul, vrpca za povezivanje zalemljena je na sabirnice i povezuje se s kontaktima tipa p na stražnjoj površini susjedne ćelije u nizu ćelija.
U videu ispod prikazujemo proces sitotiska u Solar Industrial Research Facility (SIRF) u UNSW Sydneyu.
Prednji kontakt
Srebrni prednji kontaktni uzorak ispisuje se izravno preko silikonskog nitridnog antirefleksijskog premaza (ARC). Stoga je srebrni uzorak potreban za prodiranje kroz ARC premaz kako bi se uspostavio električni kontakt sa silikonom. Električni kontakt se vrši kada se stanica zajednički ispaljuje u umetnutoj peći za pečenje. Stražnji kontakt se također vrši tijekom procesa zajedničkog paljenja. Postupak zajedničkog pečenja uključuje najvišu temperaturu pečenja u rasponu od 750 do 870 °C tijekom 5 sekundi ili manje. Tijekom procesa pasta etches ARC premaz i prodire kroz sloj i tvori omični kontakt s temeljnim silikonom. Međutim, važno je optimizirati temperaturu i vrijeme pečenja. Kada se postupak pečenja obavlja na previsokoj temperaturi ili predugo, prednji kontakt može prodrijeti dublje u silicij i napraviti kontakt blizu spoja. To će učinkovito povećati otpornost na kontakt (tako veći RS) jer će metal ostvariti kontakt s otpornijom regijom pločice. Osim veziva i otapala potrebnih za omogućavanje sitotiska (kao što je opisano za aluminijski sitotisak), srebrna pasta sadrži srebrne čestice, staklene friteze (čestice) i aditive kao što su olovo ili bizmuth koji smanjuju temperaturu taljenja srebra i pomažu navlažiti površinu za ravnomjerno kontaktiranje. Slika prednjeg zaslona solarne ćelije s 3 sabirnice prikazana je na slici 1.
Stražnji kontakt
Većina stražnje površine solarne ćelije otisnuta je aluminijskom pastom kako bi se oblikovala stražnja elektroda. Osim toga, kartice se također ispisuju srebrnom pastom za međusobno povezivanje s drugim ćelijama lemljenjem. Optimizacija stražnjeg kontakta nije toliko kritična kao prednji kontakt, ali je još uvijek važno optimizirati kako bi se poboljšale performanse stražnjeg dijela. Ispisuje se debeli sloj aluminijske paste (obično ~ 30 μm), s namjernim prazninama i suši se prije nego što je srebrna pasta također tiskana kako bi se oblikovale srebrne kartice sabirnice. Nepoželjno debeli sloj aluminija može dovesti do klanjanja pločica tijekom linijskog pečenja. Ispaljivanje kroz linijsku peć uključuje brzo zagrijavanje i hlađenje, što može stvoriti naprezanje u Si pločici zbog razlike u koeficijentu toplinske ekspanzije između Si i Al. Tolerancija na pramac pločica je do 1,5 mm inače će utjecati na proces izrade modula. Trenutno većina industrijskih solarnih ćelija ima puni aluminijski stražnji kontakt (takozvana solarna ćelija aluminijskog stražnjeg površinskog polja (Al-BSF). Ova tehnologija još uvijek ima tržišni udio od 70%, iako se očekuje da će pasti u sljedećih deset godina [1]. Tijekom procesa pečenja u procesu pečenja i aluminijsko-silikonski eutektik nastaje na temperaturama pečenja većim od 570 oC. Tijekom faze hlađenja nastaju silikonske rekristalizme i silikonski sloj s aluminijskim dopom gdje je koncentracija aluminija određena temperaturom na kojoj se kristalizacija odvija pod vladanjem dijagramom aluminijsko-silikonske faze. Ova rekristalizacija se nastavlja sve dok se ne postigne eutektičkoj temperaturi i dok se cijela tekućina ne kristalizira. Taj proces tako rezultira dopiranom regijom tipa p na stražnjoj strani solarne ćelije koja pomaže u prikupljanju rupa. Osim toga, to smanjuje i rekombinaciju stražnje površine.
U videu ispod prikazujemo korak ispaljivanja kontakata, što je posljednji korak u proizvodnji solarnih ćelija.
Dvostruki ispis
Standardna metoda sitotiska za metalizaciju silikonskih solarnih ćelija s prednje strane pouzdan je i dobro shvaćen proces s visokim brzinama propusnosti. Tipične širine linija koje su potrebne kako bi se osigurala stabilnost procesa i dovoljno niža otpornost metala je oko 120 μm. Da bi se postigla veća učinkovitost kristalnih silicijskih solarnih ćelija, potrebno je poboljšati i napon otvorenog kruga VOC i gustoću struje kratkog spoja JSC. Jedan od pristupa za njihovo poboljšanje je imati visoke odašiljače otpora lima. Pasta zaslona optimizirana je za kontakt s slabo dopitinim emiterima, dakle većom otpornošću na listove. Međutim, veća otpornost lista dovest će do veće otpornosti serije Rs od bočnog otpora stanice, što može smanjiti faktor punjenja. To se može nadoknaditi razmakom prstiju, što povećava udio područja sjenčanja prednje bočne strukture. Stoga je potrebno smanjiti širinu linije kako bi se smanjili gubici sjenčanja. Smanjenje širine prsta smanjenjem širine otvora linije na zaslonu može prevladati, ali to može dovesti do manjeg poprečnog presjeka prstiju, što može dovesti do veće otpornosti metala. To se može ublažiti dvostrukim ispisom koji može značajno povećati visinu metalnih prstiju. To je omogućeno izvrsnom ujednačenošću poravnanja trenutne generacije zaslonskih pisača koji imaju preciznost poravnanja od 15 μm ili bolje. Dodatna prednost je da se potencijalni prekidi prstiju prvog ispisa mogu popraviti drugim ispisom jer je nevjerojatno da bi se prekidi dvaju različitih pisača zaslona dogodili u istom položaju.
