晶體硅太陽能電池的絲網(wǎng)印刷技術(shù)詳解
2010-06-12 08:53 來源:應(yīng)用材料公司 責(zé)編:Victoria
- 摘要:
- ,。這一技術(shù)采用了新型的高分辨率照相機和新的軟件算法,具有自動調(diào)整程序,,并可以在印刷初始階段進行額外控制,。此外,漿料配方和絲網(wǎng)設(shè)計必須經(jīng)過仔細的共同優(yōu)化,,從而最大限度地實現(xiàn)絲網(wǎng)印刷的硬件和工藝效能,。
硅片的背面和正面的印刷要求是不同的,,技術(shù)上也不那么嚴格。背面印刷的第一步工序是淀積一層以鋁為基礎(chǔ)的導(dǎo)電材料,,而不是非常細的導(dǎo)電柵,。同時,能夠?qū)]有捕捉到的光反射回電池上,。這一層也能“鈍化”太陽能電池,封閉多余分子路徑,,避免流動電子被這些空隙所捕捉,。背面印刷的第二步是制造母線,和外部電路系統(tǒng)相連接【圖5】,。
圖5:背面的母線通過焊接可以實現(xiàn)和外部的連接,。
新一代絲網(wǎng)印刷的應(yīng)用
如今晶體硅太陽能電池的平均轉(zhuǎn)化效率是15%,,業(yè)界的發(fā)展目標是將轉(zhuǎn)化效率提高到20%以上,絲網(wǎng)印刷設(shè)備能夠提供多種方法幫助實現(xiàn)這一目標,。實現(xiàn)更高的轉(zhuǎn)化效率可以從以下兩個方面入手:電池工藝(創(chuàng)造出能夠?qū)⒐饽苻D(zhuǎn)化為電能的有效區(qū)域)和金屬鍍膜(形成導(dǎo)電金屬線),。
雙重印刷
電池正面導(dǎo)電線路的一個負面效應(yīng)是陰影:導(dǎo)線阻擋了少量陽光,使其無法進入電池的有效區(qū)域,,從而降低了轉(zhuǎn)化效率【圖6】,。為了將這種陰影效應(yīng)降到最低,導(dǎo)線必須盡可能做到最窄,。然而,,為了保持足夠的導(dǎo)電性,線條的高度必須增加,,這樣才能保持同樣的橫截面積,。實現(xiàn)更細,更高導(dǎo)線橫截面的解決方案就是將多條導(dǎo)線重疊印刷,。這就意味著絲網(wǎng)印刷機必須能夠高準確度,、高重復(fù)性地印刷非常細小的線條——當前的標準線條小到80μm——相當于人類一根頭發(fā)絲的平均厚度。
圖6:導(dǎo)線阻擋光線,,使其無法到達電池有效區(qū)域
現(xiàn)在大多數(shù)導(dǎo)線燒結(jié)后的尺寸是110-120μm寬,,12-15μm高。這樣尺寸的線條由于陰影效應(yīng)帶來的轉(zhuǎn)化效率損失大約為1.29%,。要減少這一損耗,,導(dǎo)線寬度必須降低;同時,,需要增加導(dǎo)線橫截面的高度,,以此優(yōu)化導(dǎo)電性能�,!緢D7】,。導(dǎo)線橫截面尺寸從110μm寬/12μm高轉(zhuǎn)變?yōu)?0μm寬/30μm高之后,潛在的轉(zhuǎn)化效率絕對增益為0.5%,。
圖7:降低線條寬度減少了有效區(qū)域的陰影,,從而提高潛在轉(zhuǎn)化效率
應(yīng)用材料公司Baccini的方法是用兩臺不同的印刷機將兩種材料進行重疊印刷。這一最新的工藝在實際生產(chǎn)環(huán)境下實現(xiàn)了80μm寬,、平均30μm高的導(dǎo)線橫截面尺寸,。這種方法減少了大約20%的陰影損失,相應(yīng)的也降低了電阻系數(shù),。通過在現(xiàn)有生產(chǎn)線上增加一臺額外的絲網(wǎng)印刷機和烘干爐,,就能非常方便地以一種具有成本效益的方式實現(xiàn)多次印刷工藝。
導(dǎo)線雙重印刷(和其它的先進印刷應(yīng)用)最關(guān)鍵的一點在于對準精度,,因為第二層印刷物必須非常精準地置于第一層之上,。應(yīng)用材料公司Baccini的最新研發(fā)成果使第二層印刷物的對齊精度達到+/‐15μm,。這一技術(shù)采用了新型的高分辨率照相機和新的軟件算法,具有自動調(diào)整程序,,并可以在印刷初始階段進行額外控制,。此外,漿料配方和絲網(wǎng)設(shè)計必須經(jīng)過仔細的共同優(yōu)化,,從而最大限度地實現(xiàn)絲網(wǎng)印刷的硬件和工藝效能,。
選擇性發(fā)射極
另外一個新興的應(yīng)用是選擇性發(fā)射極技術(shù)——在絲網(wǎng)印刷的金屬線下精確地制造一個重度摻雜的n+區(qū)域,以便進一步降低接觸電阻,,從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)化效率的提高,。【圖8】
圖8:選擇性發(fā)射極是一個直接位于金屬線下的重度摻雜區(qū)域
制作這些發(fā)射極區(qū)域有好幾種技術(shù),。每一種都要求高精度和高重復(fù)性的多重印刷步驟,。此外,發(fā)射極區(qū)域必須略寬于上方的金屬線:對于100μm寬的金屬線來說,,最優(yōu)化的發(fā)射極區(qū)域?qū)挾葹?50μm左右,。很關(guān)鍵的一點是后續(xù)的金屬線必須非常精確地直接放置在發(fā)射極區(qū)域之上,否則,,就會失去它的效率優(yōu)勢,。應(yīng)用材料公司Baccini的絲網(wǎng)印刷技術(shù)在成熟度、對準精度,、低成本和高速度方面都具有優(yōu)勢,,是實現(xiàn)這種電池工藝的理想選擇。
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