pv-manufacturing.org
Dalam industri fotovoltaik surya, metode sablon yang digunakan untuk membuat pola kontak menyumbang sebagian besar proses metalisasi untuk sel surya wafer silikon. Metalisasi kontak dengan menembakkan pasta logam tercetak layar depan dan belakang untuk sel surya standar tipe mainstreamp adalah proses yang dominan digunakan.
Sel surya yang dicetak dengan layar memerlukan kontak logam permukaan depan untuk memungkinkan arus mengalir dari pembawa yang dihasilkan. Desain kontak logam depan sangat penting. Kontak logam terbuat dari jari dan busbar. Kontak logam memiliki 2 atau lebih busbar. Jumlah busbar yang lebih besar dapat memungkinkan pengurangan ketinggian jari yang dicetak di layar untuk kehilangan resistif logam. Desainnya dioptimalkan berdasarkan kehilangan bayangan dan kehilangan ketahanan logam. Secara elektrik, itu akan mempengaruhi JSCorRS, masing-masing. Lebar tipikal lebar jari adalah 55 – 80 m. Kontak depan (perak) mengangkut arus dari daerah periferal sel ke busbar, yang biasanya tegak lurus terhadap jari. sel-sel tersebut saling berhubungan untuk membentuk modul. Ketika sel terhubung untuk membuat modul, pita interkoneksi disolder ke busbar dan terhubung ke kontak tipe-p di permukaan belakang sel yang berdekatan dalam rangkaian sel.
Dalam video di bawah ini kami menunjukkan proses sablon di Solar Industrial Research Facility (SIRF) di UNSW Sydney.
Kontak depan
Pola kontak depan perak dicetak langsung di atas lapisan anti-refleksi silikon nitrida (ARC). Oleh karena itu, pola perak diperlukan untuk menembus lapisan ARC untuk membuat kontak listrik dengan silikon. Kontak listrik dibuat ketika sel ditembakkan bersama dalam tungku pembakaran inline. Kontak belakang juga dibuat selama proses co-firing. Proses pembakaran bersama melibatkan suhu pembakaran puncak dalam kisaran 750 hingga 870 °C selama 5 detik atau kurang. Selama proses, pasta menggores lapisan ARC dan menembus lapisan dan membentuk kontak ohmik dengan silikon yang mendasarinya. Namun, penting untuk mengoptimalkan suhu dan waktu pembakaran. Ketika proses pembakaran dilakukan pada suhu yang terlalu tinggi atau terlalu lama, kontak depan dapat menembus lebih dalam ke silikon dan membuat kontak dekat dengan persimpangan. Ini akan secara efektif meningkatkan resistansi kontak (jadi RS lebih tinggi) karena logam akan membuat kontak dengan wilayah wafer yang lebih resistif. Selain pengikat dan pelarut yang diperlukan untuk mengaktifkan sablon (seperti yang dijelaskan untuk sablon aluminium), pasta perak mengandung partikel perak, frit kaca (partikel) dan aditif seperti timbal atau bismut yang mengurangi suhu leleh perak dan membantu membasahi permukaan untuk kontak yang seragam. Gambar layar depan sel surya 3 bus bar ditunjukkan pada Gambar 1.
Kontak belakang
Sebagian besar permukaan belakang sel surya disablon dengan pasta aluminium untuk membentuk elektroda belakang. Selain itu, tab juga dicetak dengan pasta perak untuk interkoneksi ke sel lain dengan menyolder. Optimalisasi kontak belakang tidak sepenting kontak depan, namun tetap penting untuk dioptimalkan guna meningkatkan performa belakang. Lapisan tebal pasta aluminium (biasanya ~ 30 m) dicetak, dengan celah yang ditentukan dan dikeringkan sebelum pasta perak juga dicetak untuk membentuk tab busbar perak. Lapisan aluminium tebal yang tidak diinginkan dapat menyebabkan wafer membungkuk selama penembakan inline. Pembakaran melalui tungku inline melibatkan pemanasan dan pendinginan yang cepat, yang dapat meningkatkan tegangan pada wafer Si karena perbedaan koefisien ekspansi termal antara Si dan Al. Toleransi untuk wafer bow hingga 1,5 mm jika tidak maka akan mempengaruhi proses fabrikasi modul. Saat ini, sebagian besar sel surya industri memiliki kontak belakang aluminium penuh (yang disebut sel surya bidang permukaan belakang aluminium (Al-BSF). Teknologi ini masih memiliki pangsa pasar 70%, meskipun diperkirakan akan turun di tahun depan. sepuluh tahun [1]. Selama proses pembakaran dalam proses pembakaran dan eutektik aluminium-silikon terbentuk pada suhu pembakaran lebih dari 570oC. Selama fase pendinginan silikon direkristalisasi, dan lapisan silikon yang didoping aluminium terbentuk di mana konsentrasi aluminium ditentukan oleh suhu di mana kristalisasi berlangsung diatur oleh diagram fase aluminium-silikon. Rekristalisasi ini berlanjut sampai suhu eutektik tercapai dan seluruh cairan mengkristal. Dengan demikian, proses ini menghasilkan daerah doping tipe-ap di bagian belakang sel surya yang membantu dalam pengumpulan lubang.Selain itu, ini juga mengurangi rekombinasi permukaan belakang.
Dalam video di bawah ini kami menunjukkan langkah penembakan kontak, yang merupakan langkah terakhir dalam pembuatan sel surya.
Cetak ganda
Metode sablon standar untuk metalisasi sisi depan sel surya silikon adalah proses yang andal dan dipahami dengan baik dengan tingkat throughput yang tinggi. Lebar garis tipikal yang diperlukan untuk memastikan stabilitas proses dan ketahanan logam yang cukup rendah adalah sekitar 120 m. Untuk mencapai efisiensi yang lebih tinggi dari sel surya silikon kristal, baik tegangan hubung terbuka VOC dan rapat arus hubung singkat JSC perlu ditingkatkan. Salah satu pendekatan untuk memperbaikinya adalah dengan memiliki emitor resistansi lembaran tinggi. Tempel layar telah dioptimalkan untuk menghubungi emitor dengan doping rendah, sehingga ketahanan lembaran lebih tinggi. Namun, resistansi lembaran yang lebih tinggi akan menyebabkan resistansi seri R yang lebih tinggi dari resistansi lateral sel, yang dapat mengurangi faktor pengisian. Ini dapat dikompensasikan dengan jarak jari, yang meningkatkan fraksi area bayangan dari struktur sisi depan. Oleh karena itu, pengurangan lebar garis diperlukan, untuk meminimalkan kerugian shading. Mengurangi lebar jari dengan mengurangi lebar bukaan garis di layar dapat diatasi tetapi ini dapat menyebabkan area penampang jari yang lebih kecil, yang dapat menyebabkan ketahanan logam yang lebih tinggi. Hal ini dapat dikurangi dengan melakukan pencetakan ganda yang secara signifikan dapat meningkatkan ketinggian jari-jari logam. Ini dimungkinkan oleh keseragaman penyelarasan yang sangat baik dari printer layar generasi saat ini yang memiliki presisi penyelarasan 15 m atau lebih baik. Manfaat tambahan adalah bahwa kemungkinan gangguan jari pada cetakan pertama dapat diperbaiki pada cetakan kedua karena tidak mungkin gangguan pada dua printer layar yang berbeda akan terjadi pada posisi yang sama.
