pv-manufacturing.org
Trong ngành công nghiệp quang điện mặt trời, phương pháp in màn hình sử dụng để tạo mẫu tiếp xúc chiếm phần lớn các quá trình kim loại hóa cho các tế bào năng lượng mặt trời wafer silicon. Tiếp xúc kim loại hóa bằng cách đồng bắn của màn hình phía trước và phía sau in dán kim loại cho các tế bào năng lượng mặt trời tiêu chuẩn loại p chính thống là một quá trình được sử dụng chủ yếu.
Pin mặt trời in màn hình yêu cầu tiếp xúc kim loại bề mặt phía trước để cho phép dòng điện chảy từ các tàu sân bay được tạo ra. Thiết kế của các tiếp điểm kim loại phía trước là rất quan trọng. Tiếp xúc kim loại được làm bằng ngón tay và thanh cái. Tiếp xúc kim loại có từ 2 thanh cái trở lên. Số lượng thanh cái lớn hơn có thể cho phép giảm chiều cao của các ngón tay in màn hình để mất điện trở kim loại. Thiết kế được tối ưu hóa dựa trên mất bóng và mất điện trở kim loại. Về mặt điện, nó sẽ ảnh hưởng đến JSC hoặc RS, tương ứng. Chiều rộng điển hình của chiều rộng ngón tay là 55 – 80 μm. Tiếp xúc phía trước (bạc) vận chuyển dòng điện từ các vùng ngoại vi của tế bào đến thanh cái, thường vuông góc với các ngón tay. các ô được kết nối với nhau để tạo thành các mô-đun. Khi các ô được kết nối để tạo mô-đun, ruy-băng kết nối được hàn vào thanh cái và kết nối với các liên hệ loại p trên bề mặt phía sau của ô liền kề trong một chuỗi ô.
Trong video dưới đây, chúng tôi hiển thị quy trình in màn hình tại Cơ sở nghiên cứu công nghiệp năng lượng mặt trời (SIRF) tại UNSW Sydney.
Tiếp xúc phía trước
Mẫu tiếp xúc phía trước màu bạc được in trực tiếp trên lớp phủ chống phản xạ silicon nitride (ARC). Do đó, mô hình bạc là cần thiết để thâm nhập thông qua lớp phủ ARC để tạo ra một tiếp xúc điện với silicon. Tiếp xúc điện được thực hiện khi tế bào được đồng bắn trong lò bắn nội tuyến. Tiếp xúc phía sau cũng được thực hiện trong quá trình đồng bắn. Quá trình đồng bắn liên quan đến nhiệt độ bắn cao nhất trong khoảng 750 đến 870 °C trong 5 giây hoặc ít hơn. Trong quá trình này, dán vv lớp phủ ARC và thâm nhập qua lớp và tạo thành một tiếp xúc ohmic với silicon bên dưới. Tuy nhiên, điều quan trọng là tối ưu hóa nhiệt độ và thời gian bắn. Khi quá trình bắn được thực hiện ở nhiệt độ quá cao hoặc thời gian quá dài, tiếp xúc phía trước có thể xâm nhập sâu hơn vào silicon và tiếp xúc gần ngã ba. Điều này sẽ làm tăng hiệu quả khả năng chống tiếp xúc (RS cao hơn) vì kim loại sẽ tiếp xúc với vùng điện trở hơn của tấm wafer. Ngoài các chất kết dính và dung môi cần thiết để cho phép in màn hình (như được mô tả để in màn hình nhôm), dán bạc có chứa các hạt bạc, frit thủy tinh (hạt) và các chất phụ gia như chì hoặc bismuth làm giảm nhiệt độ nóng chảy của bạc và giúp làm ướt bề mặt để tiếp xúc đồng đều. Hình ảnh màn hình phía trước cho pin mặt trời thanh 3 xe buýt được hiển thị trong Hình 1.
Tiếp xúc phía sau
Hầu hết bề mặt phía sau của pin mặt trời được in màn hình bằng bột nhão nhôm để tạo thành điện cực phía sau. Ngoài ra, các tab cũng được in bằng dán bạc để kết nối với các ô khác bằng cách hàn. Tối ưu hóa tiếp xúc phía sau không quan trọng bằng tiếp xúc phía trước, nhưng điều quan trọng là phải tối ưu hóa để cải thiện hiệu suất phía sau. Một lớp dán nhôm dày (thường là ~ 30 μm) được in, với các khoảng trống có chủ ý và sấy khô trước khi dán bạc cũng được in để tạo thành các tab thanh cái bạc. Một lớp nhôm dày không mong muốn có thể dẫn đến một wafer cúi đầu trong quá trình bắn nội tuyến. Việc bắn qua lò nội tuyến liên quan đến việc sưởi ấm và làm mát nhanh chóng, có thể tích tụ ứng suất trong wafer Si do sự khác biệt về hệ số giãn nở nhiệt giữa Si và Al. Dung sai cho cung wafer lên tới 1,5 mm nếu không nó sẽ ảnh hưởng đến quá trình chế tạo mô-đun. Hiện nay, hầu hết các pin mặt trời công nghiệp có tiếp xúc phía sau bằng nhôm đầy đủ (cái gọi là pin mặt trời mặt sau bằng nhôm (Al-BSF). Công nghệ này vẫn có 70% thị phần, mặc dù nó dự kiến sẽ giảm trong mười năm tới [1]. Trong quá trình nung trong quá trình bắn và nhôm-silicon eutectic được hình thành ở nhiệt độ bắn vượt quá 570 oC. Trong giai đoạn làm mát, các kết tinh silicon và một lớp silicon pha tạp bằng nhôm được hình thành trong đó nồng độ nhôm được xác định bởi nhiệt độ mà tại đó kết tinh diễn ra được cai trị bởi sơ đồ pha nhôm-silicon. Sự kết tinh lại này tiếp tục cho đến khi đạt đến nhiệt độ eutectic và toàn bộ chất lỏng kết tinh. Quá trình này do đó dẫn đến một khu vực pha tạp loại p ở phía sau của pin mặt trời hỗ trợ trong việc thu thập các lỗ. Ngoài ra, điều này cũng làm giảm sự tái tổ hợp bề mặt phía sau.
Trong video dưới đây, chúng tôi chỉ cho bạn bước bắn tiếp xúc, đó là bước cuối cùng trong sản xuất pin mặt trời.
In đôi
Phương pháp in màn hình tiêu chuẩn để kim loại hóa mặt trước của pin mặt trời silicon là một quá trình đáng tin cậy và được hiểu rõ với tỷ lệ thông lượng cao. Các chiều rộng dòng điển hình được yêu cầu để đảm bảo sự ổn định quá trình và đủ sức đề kháng kim loại thấp hơn là khoảng 120 μm. Để đạt được hiệu quả cao hơn của các tế bào năng lượng mặt trời silicon tinh thể, cả điện áp mạch mở VOC và công ty cổ phần mật độ dòng điện ngắn mạch cần phải được cải thiện. Một cách tiếp cận để cải thiện chúng là có bộ phát điện trở tấm cao. Dán màn hình đã được tối ưu hóa để tiếp xúc với các bộ phát có độ phân giải thấp, do đó khả năng chống trang tính cao hơn. Tuy nhiên, điện trở tấm cao hơn sẽ dẫn đến điện trở loạt cao hơn Rs từ điện trở bên của tế bào, có thể làm giảm hệ số lấp đầy. Điều này có thể được bù đắp bằng khoảng cách ngón tay, làm tăng phần diện tích che bóng của cấu trúc mặt trước. Do đó, việc giảm chiều rộng đường là cần thiết, để giảm thiểu tổn thất bóng. Giảm chiều rộng của ngón tay bằng cách giảm chiều rộng của đường mở trong màn hình có thể vượt qua nhưng điều này có thể dẫn đến một khu vực mặt cắt ngang nhỏ hơn của ngón tay, có thể dẫn đến điện trở kim loại cao hơn. Điều này có thể được giảm thiểu bằng cách thực hiện in kép có thể làm tăng đáng kể chiều cao của các ngón tay kim loại. Điều này được kích hoạt bởi tính đồng nhất căn chỉnh tuyệt vời của thế hệ máy in màn hình hiện tại có độ chính xác căn chỉnh từ 15 μm trở lên. Một lợi ích bổ sung là sự gián đoạn ngón tay tiềm ẩn của bản in đầu tiên có thể được khắc phục bằng bản in thứ hai vì không thể xảy ra sự gián đoạn của hai máy in màn hình khác nhau sẽ xảy ra ở cùng một vị trí.
