pv-man Manufacturing.org
در صنعت فتوولتائیک خورشیدی ، روش چاپ روی صفحه با استفاده از ایجاد الگوی تماس اکثر فرآیندهای متالیزاسیون سلولهای خورشیدی ویفر سیلیکونی را در بر می گیرد. فلزکاری تماس با شلیک مجدد خمیرهای فلزی چاپ شده روی صفحه جلو و عقب برای سلولهای خورشیدی استاندارد از نوع جریان اصلی یک روند غالب است.
سلول های خورشیدی چاپ شده روی صفحه نیاز به تماس فلزی سطح جلو دارند تا جریان از حامل های تولید شده جریان یابد. طراحی کنتاکت های فلزی جلو بسیار مهم است. تماس فلزی از انگشتان و میلگردها ساخته شده است. کنتاکت فلزی دارای 2 میلگرد یا بیشتر است. تعداد بیشتر میله های میله ای می تواند باعث کاهش ارتفاع انگشتان چاپ شده روی صفحه برای از بین رفتن مقاومت فلزی شود. طراحی بر اساس افت اتلاف و از دست دادن مقاومت فلز بهینه سازی شده است. از نظر الکتریکی ، به ترتیب بر JSCorRS تأثیر می گذارد. عرض معمول عرض انگشت 55 - 80 میکرومتر است. تماس روبرو (نقره ای) جریان را از مناطق پیرامونی سلول به شینه ها منتقل می کند که به طور معمول عمود انگشتان هستند. سلول ها برای ایجاد ماژول بهم پیوسته اند. هنگامی که سلول ها برای ساخت یک ماژول متصل می شوند ، روبان اتصال به نوارها لحیم می شود و به یک نوع سلول به تماس های نوع p در سطح عقب سلول مجاور متصل می شود.
در ویدئوی زیر ما روند چاپ صفحه را در مرکز تحقیقات صنعتی خورشیدی (SIRF) در UNSW سیدنی نشان می دهیم.
تماس از جلو
الگوی تماس جلویی نقره ای مستقیماً روی پوشش ضد انعکاس نیترید سیلیکون (ARC) چاپ می شود. بنابراین ، الگوی نقره برای ایجاد نفوذ از طریق پوشش ARC برای ایجاد تماس الکتریکی با سیلیکون لازم است. تماس الکتریکی زمانی ایجاد می شود که سلول در یک کوره داخلی شلیک شود. تماس عقب نیز در طی فرآیند شلیک همزمان ایجاد می شود. فرآیند شلیک همزمان شامل حداکثر دمای شلیک در محدوده 750 تا 870 درجه سانتیگراد به مدت 5 ثانیه یا کمتر است. در طی فرآیند ، خمیر پوشش ARC را اچ می کند و از طریق لایه نفوذ می کند و یک تماس اهمی با سیلیکون زیرین ایجاد می کند. با این حال ، بهینه سازی دما و زمان شلیک مهم است. هنگامی که فرآیند شلیک در دمای بسیار بالا یا مدت زمان طولانی انجام می شود ، تماس جلو می تواند به عمق سیلیکون نفوذ کند و یک تماس نزدیک به محل اتصال ایجاد کند. این باعث می شود مقاومت در برابر تماس (بنابراین RR بالاتر) افزایش یابد زیرا فلز با ناحیه مقاومت بیشتری از ویفر تماس می گیرد. علاوه بر اتصال دهنده ها و حلال مورد نیاز برای امکان چاپ روی صفحه (همانطور که برای چاپ روی صفحه آلومینیوم توضیح داده شده است) ، خمیر نقره حاوی ذرات نقره ، گلدان های شیشه ای و مواد افزودنی مانند سرب یا بیسموت است که دمای ذوب نقره را کاهش می دهد و کمک می کند تا سطح برای تماس یکنواخت مرطوب شود. تصویری از یک صفحه جلویی برای یک سلول خورشیدی 3 میله ای در شکل 1 نشان داده شده است.
تماس با عقب
بیشتر سطح عقب سلول خورشیدی با خمیر آلومینیوم چاپ شده و الکترود عقب را تشکیل می دهد. علاوه بر این ، زبانه ها نیز با خمیر نقره برای اتصال به سلول های دیگر توسط لحیم کاری چاپ می شوند. بهینه سازی تماس عقب به اندازه تماس جلو حیاتی نیست ، اما هنوز هم بهینه سازی برای بهبود عملکرد عقب مهم است. یک لایه ضخیم از خمیر آلومینیوم (به طور معمول 30 میکرومتر) با شکاف های عمدی چاپ شده و قبل از چاپ خمیر نقره برای خشک شدن زبانه های نقره ای ، خشک شده است. یک لایه ضخیم و نامطلوب از آلومینیوم می تواند منجر به خم شدن ویفر در هنگام شلیک داخلی شود. شلیک از طریق کوره داخلی شامل یک گرمایش و خنک سازی سریع است ، که می تواند باعث ایجاد تنش در ویفر Si به دلیل تفاوت در ضریب انبساط حرارتی بین Si و Al شود. تحمل تعظیم ویفر تا 1.5 میلی متر است در غیر این صورت بر روند ساخت ماژول تأثیر می گذارد. در حال حاضر ، اکثر سلولهای خورشیدی صنعتی دارای یک تماس عقب آلومینیومی کامل (به اصطلاح میدان پشتی آلومینیوم (Al-BSF) سلول خورشیدی هستند. این فناوری هنوز 70٪ سهم بازار دارد ، اگرچه انتظار می رود در بعدی کاهش یابد ده سال [1]. در طول فرآیند پخت و پز در فرآیند پخت و پز و یو تتیک آلومینیوم - سیلیکون در دمای شلیک بیش از 570 درجه سانتیگراد تشکیل می شود. در طی مرحله خنک سازی ، سیلیکون دوباره تبلور می یابد و یک لایه سیلیکون دوپ شده آلومینیوم در آنجا تشکیل می شود که غلظت آلومینیوم با دمایی که در آن تبلور اتفاق می افتد و توسط نمودار فاز آلومینیوم-سیلیکون اداره می شود ، تعیین می شود. این تبلور مجدد تا رسیدن به دمای eutectic و متبلور شدن مایع ادامه می یابد. بنابراین این فرایند منجر به ایجاد نوعی دوز در نوع ap در عقب می شود. سلول خورشیدی که به جمع آوری حفره ها کمک می کند.علاوه بر این ، این باعث می شود که ترکیب مجدد سطح عقب نیز کاهش یابد.
در ویدئوی زیر مرحله شلیک تماسی را به شما نشان می دهیم که مرحله آخر در تولید سلول خورشیدی است.
چاپ دوتایی
روش چاپ صفحه نمایش استاندارد برای متالیزاسیون سلولهای خورشیدی سیلیکونی در سمت جلو ، فرآیندی قابل اعتماد و کاملاً فهمیده با نرخ توان بالا است. عرض های خط معمولی که برای اطمینان از ثبات فرآیند و مقاومت به اندازه کافی پایین تر در برابر فلز مورد نیاز است ، حدود 120 میکرومتر است. برای دستیابی به بازده بالاتر سلولهای خورشیدی سیلیکونی بلوری ، هر دو ولتاژ مدار باز VOC و چگالی جریان اتصال کوتاه JSC نیاز به بهبود است. یک روش برای بهبود آنها داشتن انتشار دهنده های مقاومت در برابر ورق بالا است. خمیر صفحه بهینه شده است تا با انتشار دهنده های کم دوپ تماس گرفته شود ، بنابراین مقاومت ورق بالاتر است. با این حال ، مقاومت ورق بالاتر منجر به مقاومت سری بالاتر از مقاومت جانبی سلول می شود که می تواند عامل پر شدن را کاهش دهد. این می تواند با فاصله انگشت جبران شود ، که باعث افزایش بخش سایه در ساختار سمت جلو می شود. بنابراین ، برای به حداقل رساندن اتلاف سایه ، کاهش عرض خط ضروری است. کاهش عرض انگشت با کاهش عرض دهانه خط در صفحه می تواند غلبه کند اما می تواند منجر به سطح مقطع کوچکتر انگشتان شود ، که می تواند منجر به مقاومت فلزی بالاتر شود. با انجام یک چاپ مضاعف که می تواند ارتفاع انگشتان فلزی را به میزان قابل توجهی افزایش دهد ، می توان این مسئله را کاهش داد. این امر با یکنواختی عالی در ترازوی نسل فعلی چاپگرهای صفحه ای که دارای دقت تراز 15 میکرومتر یا بهتر هستند ، امکان پذیر است. یک مزیت دیگر این است که وقفه های احتمالی انگشت در چاپ اول می تواند توسط چاپ دوم برطرف شود زیرا بعید است وقفه های دو چاپگر صفحه نمایش متفاوت در همان موقعیت اتفاق بیفتد.