การพิมพ์สกรีน&ร่วมยิงเพื่อผลิตโซลาร์เซลล์

pv-manufacturing.org

ในอุตสาหกรรมไฟฟ้าโซลาร์เซลล์พลังงานแสงอาทิตย์ วิธีการพิมพ์สกรีนที่ใช้สำหรับสร้างรูปแบบการติดต่อสำหรับกระบวนการเคลือบโลหะส่วนใหญ่สำหรับเซลล์แสงอาทิตย์ซิลิคอนเวเฟอร์ การเคลือบโลหะแบบสัมผัสโดยการยิงร่วมของเพสต์โลหะที่พิมพ์หน้าจอด้านหน้าและด้านหลังสำหรับเซลล์แสงอาทิตย์มาตรฐานประเภท mainstreamp เป็นกระบวนการที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย

เซลล์แสงอาทิตย์ที่พิมพ์หน้าจอต้องใช้หน้าสัมผัสโลหะด้านหน้าเพื่อให้กระแสไหลจากตัวพาที่สร้างขึ้น การออกแบบหน้าสัมผัสโลหะด้านหน้าเป็นสิ่งสำคัญ หน้าสัมผัสโลหะทำจากนิ้วและบัสบาร์ หน้าสัมผัสโลหะมีบัสบาร์ 2 อันขึ้นไป บัสบาร์จำนวนมากขึ้นสามารถช่วยลดความสูงของนิ้วที่พิมพ์บนหน้าจอสำหรับการสูญเสียความต้านทานของโลหะ การออกแบบได้รับการปรับให้เหมาะสมโดยพิจารณาจากการสูญเสียการบังแสงและการสูญเสียความต้านทานโลหะ ทางไฟฟ้าจะส่งผลต่อ JSCorRS ตามลำดับ ความกว้างโดยทั่วไปของความกว้างนิ้วคือ 55 – 80 μm หน้าสัมผัสด้านหน้า (สีเงิน) จะส่งกระแสจากบริเวณรอบนอกของเซลล์ไปยังบัสบาร์ ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะตั้งฉากกับนิ้ว เซลล์เชื่อมต่อกันเพื่อสร้างโมดูล เมื่อเซลล์เชื่อมต่อเพื่อสร้างโมดูล ริบบอนที่เชื่อมต่อระหว่างกันจะถูกบัดกรีเข้ากับบัสบาร์และเชื่อมต่อกับหน้าสัมผัสประเภท p ที่พื้นผิวด้านหลังของเซลล์ที่อยู่ติดกันในสตริงของเซลล์

ในวิดีโอด้านล่าง เราแสดงกระบวนการพิมพ์หน้าจอที่ Solar Industrial Research Facility (SIRF) ที่ UNSW Sydney

ติดต่อด้านหน้า

รูปแบบหน้าสัมผัสสีเงินถูกพิมพ์โดยตรงเหนือการเคลือบป้องกันแสงสะท้อนของซิลิคอนไนไตรด์ (ARC) ดังนั้นลวดลายเงินจึงจำเป็นต้องเจาะผ่านการเคลือบ ARC เพื่อให้มีการสัมผัสทางไฟฟ้ากับซิลิกอน หน้าสัมผัสทางไฟฟ้าเกิดขึ้นเมื่อเซลล์ถูกยิงร่วมในเตาเผาแบบอินไลน์ หน้าสัมผัสด้านหลังยังทำขึ้นในระหว่างกระบวนการยิงร่วม กระบวนการเผาร่วมเกี่ยวข้องกับอุณหภูมิการเผาสูงสุดในช่วง 750 ถึง 870 °C เป็นเวลา 5 วินาทีหรือน้อยกว่า ในระหว่างกระบวนการ แป้งเพสต์จะกัดผิวเคลือบ ARC และแทรกซึมผ่านชั้นและสร้างการสัมผัสแบบโอห์มมิกกับซิลิกอนที่อยู่เบื้องล่าง อย่างไรก็ตาม การปรับอุณหภูมิและเวลาในการเผาให้เหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญ เมื่อกระบวนการเผาเสร็จสิ้นที่อุณหภูมิสูงเกินไปหรือนานเกินไป หน้าสัมผัสด้านหน้าสามารถเจาะลึกเข้าไปในซิลิกอนและทำให้หน้าสัมผัสใกล้กับทางแยก สิ่งนี้จะเพิ่มความต้านทานการสัมผัสอย่างมีประสิทธิภาพ (สูงกว่า RS) เนื่องจากโลหะจะสัมผัสกับบริเวณที่มีความต้านทานมากขึ้นของเวเฟอร์ นอกจากสารยึดประสานและตัวทำละลายที่จำเป็นในการพิมพ์สกรีน (ตามที่อธิบายไว้สำหรับการพิมพ์สกรีนอะลูมิเนียม) ซิลเวอร์เพสต์ยังประกอบด้วยอนุภาคเงิน เศษแก้ว (อนุภาค) และสารเติมแต่ง เช่น ตะกั่วหรือบิสมัทที่ลดอุณหภูมิหลอมละลายของเงิน และช่วยให้พื้นผิวเปียกเพื่อให้สัมผัสสม่ำเสมอ ภาพหน้าจอด้านหน้าของโซลาร์เซลล์บัสบาร์แบบ 3 บัส แสดงในรูปที่ 1

ติดต่อด้านหลัง

พื้นผิวด้านหลังของเซลล์แสงอาทิตย์ส่วนใหญ่พิมพ์หน้าจอด้วยอะลูมิเนียมแปะเพื่อสร้างอิเล็กโทรดด้านหลัง นอกจากนี้ แถบยังพิมพ์ด้วยแปะเงินสำหรับเชื่อมต่อกับเซลล์อื่นด้วยการบัดกรี การปรับให้เหมาะสมของหน้าสัมผัสด้านหลังไม่สำคัญเท่ากับหน้าสัมผัสด้านหน้า แต่ก็ยังสำคัญที่ต้องปรับให้เหมาะสมเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพด้านหลัง พิมพ์แผ่นอะลูมิเนียมเพสต์หนา (โดยทั่วไปประมาณ 30 ไมโครเมตร) โดยมีช่องว่างโดยเจตนาและทำให้แห้งก่อนที่จะพิมพ์เพสต์สีเงินเพื่อสร้างแถบบัสบาร์สีเงิน ชั้นอลูมิเนียมหนาที่ไม่พึงปรารถนาสามารถนำไปสู่การโค้งคำนับแผ่นเวเฟอร์ระหว่างการยิงแบบอินไลน์ การยิงผ่านเตาเผาแบบอินไลน์เกี่ยวข้องกับการให้ความร้อนและความเย็นอย่างรวดเร็ว ซึ่งสามารถสร้างความเครียดในแผ่นเวเฟอร์ Si เนื่องจากความแตกต่างในค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนระหว่าง Si และ Al พิกัดความเผื่อสำหรับคันธนูเวเฟอร์สูงถึง 1.5 มม. ไม่เช่นนั้นจะส่งผลต่อกระบวนการผลิตโมดูล ปัจจุบันเซลล์แสงอาทิตย์อุตสาหกรรมส่วนใหญ่มีแผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบสัมผัสด้านหลังแบบอะลูมิเนียม (Al-BSF) ซึ่งเทคโนโลยีนี้ยังมีส่วนแบ่งการตลาดถึง 70% แม้ว่าจะคาดว่าจะลดลงในภายภาคหน้า สิบปี [1] ระหว่างกระบวนการเผาในกระบวนการเผาและอะลูมิเนียม-ซิลิกอนยูเทคติกจะก่อตัวขึ้นที่อุณหภูมิการเผาที่เกิน 570oC ในระหว่างขั้นตอนการทำความเย็นซิลิกอนจะตกผลึกอีกครั้งและเกิดชั้นซิลิคอนเจืออะลูมิเนียมซึ่งความเข้มข้นของอลูมิเนียม ถูกกำหนดโดยอุณหภูมิที่เกิดการตกผลึกซึ่งควบคุมโดยแผนภาพเฟสอะลูมิเนียม-ซิลิกอน การตกผลึกซ้ำนี้ดำเนินต่อไปจนกระทั่งถึงอุณหภูมิยูเทคติกและผลึกเหลวทั้งหมดจะตกผลึก กระบวนการนี้จึงส่งผลให้บริเวณเจือประเภท ap ที่ด้านหลังของ โซล่าเซลล์ซึ่งช่วยในการสะสมรู นอกจากนี้ ยังช่วยลดการรวมตัวของพื้นผิวด้านหลังอีกด้วย

ในวิดีโอด้านล่าง เราจะแสดงให้คุณเห็นขั้นตอนการยิงผู้ติดต่อ ซึ่งเป็นขั้นตอนสุดท้ายในการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์

พิมพ์คู่

วิธีการพิมพ์หน้าจอมาตรฐานสำหรับการเคลือบโลหะด้านหน้าของเซลล์แสงอาทิตย์ซิลิคอนเป็นกระบวนการที่น่าเชื่อถือและเข้าใจกันดีโดยมีอัตราปริมาณงานสูง ความกว้างของเส้นทั่วไปที่จำเป็นเพื่อให้มั่นใจถึงความเสถียรของกระบวนการและความต้านทานโลหะที่ต่ำลงเพียงพอคือประมาณ 120 μm เพื่อให้บรรลุประสิทธิภาพที่สูงขึ้นของเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดผลึกซิลิกอน ทั้งแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด VOCและความหนาแน่นกระแสลัดวงจรJSCจำเป็นต้องได้รับการปรับปรุง แนวทางหนึ่งในการปรับปรุงคือต้องมีตัวปล่อยความต้านทานแผ่นสูง การวางหน้าจอได้รับการปรับให้เหมาะสมเพื่อสัมผัสกับอิมิตเตอร์ที่มีสารเจือปนต่ำ จึงมีความต้านทานแผ่นสูงขึ้น อย่างไรก็ตาม ความต้านทานของแผ่นงานที่สูงขึ้นจะนำไปสู่ความต้านทานอนุกรมที่สูงขึ้นRsจากความต้านทานด้านข้างของเซลล์ ซึ่งสามารถลดปัจจัยการเติมได้ ซึ่งสามารถชดเชยได้ด้วยระยะห่างของนิ้ว ซึ่งจะช่วยเพิ่มเศษส่วนของพื้นที่แรเงาของโครงสร้างด้านหน้า ดังนั้น จำเป็นต้องลดความกว้างของเส้นเพื่อลดการสูญเสียการแรเงา การลดความกว้างของนิ้วโดยการลดความกว้างของการเปิดเส้นในหน้าจอสามารถเอาชนะได้ แต่สิ่งนี้สามารถนำไปสู่พื้นที่หน้าตัดที่เล็กกว่าของนิ้ว ซึ่งอาจนำไปสู่ความต้านทานโลหะที่สูงขึ้น สิ่งนี้สามารถบรรเทาได้ด้วยการพิมพ์สองครั้งซึ่งสามารถเพิ่มความสูงของนิ้วโลหะได้อย่างมาก สิ่งนี้เปิดใช้งานโดยความสม่ำเสมอของการจัดตำแหน่งที่ยอดเยี่ยมของเครื่องพิมพ์หน้าจอรุ่นปัจจุบันที่มีความแม่นยำในการจัดตำแหน่ง 15 µm หรือดีกว่า ประโยชน์เพิ่มเติมก็คือการหยุดชะงักของนิ้วที่อาจเกิดขึ้นของการพิมพ์ครั้งแรกสามารถแก้ไขได้โดยการพิมพ์ครั้งที่สอง เนื่องจากไม่น่าจะเป็นไปได้ที่การขัดจังหวะของเครื่องพิมพ์หน้าจอสองเครื่องที่แตกต่างกันจะเกิดขึ้นที่ตำแหน่งเดียวกัน