pv-manufacturing.org
Saules fotoelektriskās enerģijas ražošanas nozarē sietspiedes metode, ko izmanto kontaktu modeļu veidošanai lielākajai daļai silikona plāksnīšu saules bateriju metalizācijas procesu. Kontakta metalizācija, kopīgi apdedzot priekšējā un aizmugurējā ekrāna drukātās metāla pastas galvenajiem p-veida standarta saules baterijām, ir dominējoši izmantots process.
Ekrānā iespiestiem saules baterijām ir nepieciešami priekšējās virsmas metāla kontakti, lai strāva varētu plūst no ģenerētajiem nesējiem. Priekšējo metāla kontaktu dizains ir kritisks. Metāla kontakts ir izgatavots no pirkstiem un kopnes. Metāla kontaktam ir 2 vai vairāk kopņu. Lielāks kopņu skaits var ļaut samazināt ekrāna drukāto pirkstu augstumu metāla pretestības zudumam. Dizains ir optimizēts, pamatojoties uz ēnojuma zudumu un metāla pretestības zudumu. Elektriski tas ietekmēs attiecīgi AS vai RS. Tipiskais pirksta platums ir 55 – 80 μm. Priekšējais kontakts (sudrabs) transportē strāvu no šūnas perifērijas reģioniem uz kopnes, kas parasti ir perpendikulāras pirkstiem. šūnas ir savstarpēji saistītas ar veidlapu moduļiem. Kad šūnas ir savienotas, lai izveidotu moduli, starpsavienojuma lente tiek lodēta ar kopnes stieņiem un savienojas ar p tipa kontaktiem blakus esošās šūnas aizmugurējā virsmā šūnu virknē.
Zemāk redzamajā video mēs parādām sietspiedes procesu Saules rūpnieciskās izpētes objektā (SIRF) UNSW Sidnejā.
Priekšējais kontakts
Sudraba priekšējais kontakta raksts ir uzdrukāts tieši virs silīcija nitrīda pretatstarošanas pārklājuma (ARC). Tāpēc sudraba modelis ir nepieciešams, lai iekļūtu caur ARC pārklājumu, lai izveidotu elektrisku kontaktu ar silīciju. Elektriskais kontakts tiek veidots, kad kamera tiek līdzsadārota inline krāsnī. Aizmugurējais kontakts tiek veikts arī līdzāsaušanas procesā. Līdzsadārmināšanas process ietver maksimālo apdedzināšanas temperatūru diapazonā no 750 līdz 870 °C 5 sekundes vai mazāk. Procesa laikā pasta kodina ARC pārklājumu un iekļūst caur slāni un veido omu kontaktu ar pamatā esošo silīciju. Tomēr ir svarīgi optimizēt apdedzināšanas temperatūru un laiku. Ja apdedzināšanas process tiek veikts pārāk augstā temperatūrā vai pārāk ilgu laiku, priekšējais kontakts var iekļūt dziļāk silīcijā un izveidot kontaktu tuvu savienojumam. Tas efektīvi palielinās kontaktizturību (tik augstāku RS), jo metāls saskarīsies ar plāksnīšu izturīgāko reģionu. Papildus saistvielām un šķīdinātājam, kas vajadzīgs sietspiedei (kā aprakstīts alumīnija sietspiedei), sudraba pasta satur sudraba daļiņas, stikla frites (daļiņas) un piedevas, piemēram, svinu vai bismutu, kas samazina sudraba kušanas temperatūru un palīdz samitrināt virsmu vienmērīgai saskarei. 3 kopnes stieņa saules baterijas priekšējā ekrāna attēls ir parādīts 1. attēlā.
Aizmugurējais kontakts
Lielākā daļa saules baterijas aizmugurējās virsmas ir iespiesta ar alumīnija pastu, lai veidotu aizmugurējo elektrodu. Turklāt cilnes tiek drukātas arī ar sudraba pastu savienošanai ar citām šūnām, lodējot. Aizmugurējā kontakta optimizācija nav tik kritiska kā priekšējais kontakts, bet joprojām ir svarīgi optimizēt, lai uzlabotu aizmugurējo veiktspēju. Tiek uzdrukāts biezs alumīnija pastas slānis (parasti ~ 30 μm), ar apzinātām spraugām un žāvēts pirms sudraba pastas izdrukāšanas, veidojot sudraba kopnes cilnes. Nenoliedzami biezs alumīnija slānis var izraisīt vafeļu locīšanos inline apdedzināšanas laikā. Apdedzināšana caur inline krāsni ietver ātru apsildi un dzesēšanu, kas var radīt Si plāksnīšu spriegumu, jo Si un Al termiskās izplešanās koeficients atšķiras. Vafeļu priekšgala pielaide ir līdz 1,5 mm, pretējā gadījumā tā ietekmēs moduļa izgatavošanas procesu. Pašlaik lielākajai daļai rūpniecisko saules bateriju ir pilnīgs alumīnija aizmugurējais kontakts (tā sauktais alumīnija aizmugurējās virsmas lauks (Al-BSF) saules baterija. Šai tehnoloģijai joprojām ir 70 % tirgus daļa, lai gan paredzams, ka nākamajos desmit gados tā samazināsies [1]. Apdedzināšanas procesā apdedzināšanas procesā alumīnija-silīcija eutectic veidojas apdedzināšanas temperatūrā, kas pārsniedz 570 oC. Dzesēšanas fāzē veidojas silīcija rekristalizējas un silīcija slānis ar alumīnija domi, kur alumīnija koncentrāciju nosaka pēc temperatūras, kurā notiek kristalizācija, ko nosaka alumīnija un silīcija fāzes diagramma. Šī rekristalizācija turpinās, līdz tiek sasniegta eietiktiskā temperatūra un kristalizējas viss šķidrums. Tādējādi šī procesa rezultātā saules baterijas aizmugurē ir p-veida doped reģions, kas palīdz caurumu savākšanā. Turklāt tas samazina arī aizmugurējās virsmas rekombināciju.
Zemāk redzamajā videoklipā mēs parādīsim kontaktu apdedzināšanas soli, kas ir pēdējais solis saules bateriju ražošanā.
Dubultā druka
Standarta sietspiedes metode silīcija saules bateriju priekšpuses metalizācijai ir uzticams un labi saprotams process ar augstu caurlaides ātrumu. Tipiskais līnijas platums, kas nepieciešams, lai nodrošinātu procesa stabilitāti un pietiekami zemāku metāla pretestību, ir aptuveni 120 μm. Lai sasniegtu augstāku kristāliskā silīcija saules bateriju efektivitāti, jāuzlabo gan atvērtās ķēdes spriegums GOS, gan īssavienojuma strāvas blīvums JSC. Viena no pieejām to labomai ir augstas lokšņu pretestības izstarotāji. Ekrāna ielīmēšana ir optimizēta, lai sazinātos ar zemu domētu emitētāju, līdz ar to augstāku lokšņu pretestību. Tomēr augstāka loksnes pretestība novedīs pie augstākas sērijas pretestības R no šūnas sānu pretestības, kas var samazināt aizpildījuma koeficientu. To var kompensēt ar pirkstu atstarpi, kas palielina priekšējās sānu struktūras ēnojuma laukuma daļu. Tāpēc, lai samazinātu ēnojumā radušos zudumus, ir jāsamazina līnijas platums. Pirksta platuma samazināšana, samazinot līnijas atvēruma platumu ekrānā, var pārvarēt, bet tas var novest pie mazāka pirkstu šķērsgriezuma laukuma, kas var izraisīt lielāku metāla pretestību. To var mazināt, veicot dubultu izdruku, kas var ievērojami palielināt metāla pirkstu augstumu. To nodrošina pašreizējās paaudzes ekrāna printeru lieliskā izlīdzināšanas vienveidība, kuru izlīdzināšanas precizitāte ir 15 μm vai labāka. Papildu ieguvums ir tāds, ka pirmās drukas iespējamos pirkstu pārtraukumus var novērst ar otro izdruku, jo ir neiespējami, ka divu dažādu ekrānprinteru pārtraukumi notiktu vienā un tajā pašā pozīcijā.
