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태양광 산업에서, 접촉 패턴을 만들기 위한 스크린 인쇄 방법은 실리콘 웨이퍼 태양전지에 대한 대부분의 야전 공정을 차지한다. 주류 p형 표준 태양전지에 대한 전면 및 후면 스크린 인쇄 금속 페이스트를 공동 발사하여 접촉 금속화는 주로 사용되는 공정이다.
스크린 인쇄 태양 전지는 생성된 캐리어에서 전류가 흐를 수 있도록 전면 금속 접접촉이 필요합니다. 전면 금속 접문의 설계는 매우 중요합니다. 금속 접촉은 손가락과 부스바로 만들어집니다. 금속 접접촉에는 2개 이상의 부스바가 있습니다. 버스바의 수가 많을수록 금속 저항 손실이 있는 스크린 프린트 손가락의 높이가 줄어듭니다. 설계는 차광 손실 및 금속 저항 손실에 따라 최적화됩니다. 전기적으로, 각각 JSC 또는 RS에 영향을 미칩니다. 손가락 너비의 일반적인 폭은 55 ~ 80 μm입니다. 전방 접촉(silver)은 전형적으로 손가락에 수직인 부스바로 셀의 주변 영역에서 전류를 수송한다. 셀은 양식 모듈에 상호 연결됩니다. 모듈을 만들기 위해 셀이 연결되면 상호 연결 리본이 부스바에 납땜되고 셀 문자열에서 인접한 셀의 후면 표면의 p 형 접접촉에 연결됩니다.
아래 비디오에서는 UNSW 시드니의 태양 산업 연구 시설 (SIRF)에서 화면 인쇄 과정을 보여줍니다.
전면 접촉
실버 프론트 접촉 패턴은 실리콘 질화물 반사 방지 코팅(ARC) 위에 직접 인쇄됩니다. 따라서, 실버 패턴은 실리콘과 전기접촉을 하기 위해 ARC 코팅을 통해 침투해야 한다. 전기 접촉은 세포가 인라인 발사 용광로에서 공동 발사될 때 이루어집니다. 후방 접촉은 또한 공동 발사 과정에서 이루어집니다. 공동 발사 공정은 5초 이하750 ~ 870°C 범위에서 피크 발사 온도를 포함한다. 공정 도중, 붙여넣기는 ARC 코팅을 등화하고 층을 통해 침투하고 기본 실리콘과 오믹 접촉을 형성한다. 그러나, 발사 온도와 시간을 최적화하는 것이 중요합니다. 발사 과정이 너무 높은 온도 또는 너무 긴 시간에 수행되면 전면 접촉이 실리콘 깊숙이 침투하여 접합에 가까운 접촉을 할 수 있습니다. 이것은 금속이 웨이퍼의 더 저항 영역과 접촉할 것이기 때문에 접촉 저항(너무 높은 RS)을 효과적으로 증가시킬 것이다. 스크린 프린팅(알루미늄 스크린 프린팅에 설명된 대로)을 가능하게 하는 데 필요한 바인더 및 용매 외에도 은페이스트는 은 입자, 유리 프릿(입자) 및 납 또는 비스무트와 같은 첨가제를 함유하고 있어 은의 용융 온도를 줄이고 균일한 접촉을 위해 표면을 습식하는 데 도움이 된다. 3 버스 바 태양 전지에 대한 전면 화면의 사진이 그림 1에 표시됩니다.
후방 접촉
태양 전지의 후면 표면의 대부분은 후면 전극을 형성하기 위해 알루미늄 페이스트로 스크린 인쇄됩니다. 또한 탭은 납땜을 통해 다른 셀과의 상호 연결을 위해 은페이스트로 인쇄됩니다. 후방 접촉의 최적화는 전방 접촉만큼 중요하지는 않지만 후방 성능을 향상시키기 위해 최적화하는 것이 여전히 중요합니다. 알루미늄 페이스트(일반적으로 ~ 30μm)의 두꺼운 층이 인쇄되고, 고의적인 간격을 가지고 있으며 은색 페이스트전에 건조하여 실버 부스바 탭을 형성합니다. 알루미늄의 불가흉한 층은 인라인 발사 중에 웨이퍼 가림으로 이어질 수 있습니다. 인라인 로를 통한 발사는 Si와 Al 사이의 열 팽창 계수의 차이로 인해 Si 웨이퍼의 스트레스를 축적 할 수있는 빠른 가열 및 냉각을 포함합니다. 웨이퍼 활에 대한 허용 오차는 최대 1.5mm이며 그렇지 않으면 모듈 제작 공정에 영향을 미칩니다. 현재 대부분의 산업용 태양전지는 전체 알루미늄 후방 접촉(소위 알루미늄 백 표면 필드(Al-BSF) 태양전지입니다. 이 기술은 여전히 70 %의 시장 점유율을 가지고 있지만 향후 10 년 동안 [1]에서 떨어질 것으로 예상됩니다. 발사 과정에서 알루미늄-실리콘 유텍틱은 570oC를 초과하는 발사 온도에서 형성된다. 냉각 단계에서 실리콘은 재결정화되고 알루미늄 도핑 된 실리콘 층이 형성되어 알루미늄 농도가 알루미늄 실리콘 위상 다이어그램에 의해 결정화되는 온도에 의해 결정된다. 이 재결정은 유스테틱 온도에 도달하고 전체 액체 결정화 될 때까지 계속됩니다. 따라서 이 공정은 구멍 수집을 지원하는 태양 전지 의 뒤쪽에 p 형 도핑 영역을 초래합니다. 또한, 이것은 또한 후방 표면 재결합을 감소시킵니다.
아래 비디오에서 우리는 당신에게 태양 전지 제조의 마지막 단계인 접촉 발사 단계를 보여줍니다.
더블 프린트
실리콘 태양전지의 전면 메탈라이제이팅을 위한 표준 스크린 프린팅 방법은 처리량이 높은 안정적이고 잘 이해된 공정이다. 공정 안정성을 보장하고 금속 저항성이 충분히 낮을 수 있도록 필요한 일반적인 라인 폭은 약 120 μm입니다. 결정성 실리콘 태양전지의 효율성을 높이기 위해 개방형 회로 전압 VOC와 단락 전류 밀도 JSC를 모두 개선해야 합니다. 이를 개선하는 한 가지 방법은 높은 시트 저항 방출기를 갖는 것입니다. 화면 붙여넣기는 낮은 도핑 방출기에게 접촉하도록 최적화되어 시트 저항성이 높습니다. 그러나 시트 저항성이 높을수록 셀의 측면 저항으로부터 더 높은 계열 저항 Rs로 이어지므로 채우기 계수를 줄일 수 있습니다. 이것은 전면 측 구조물의 그늘영역 분획을 증가손가락 간격에 의해 보상될 수 있다. 따라서, 감도 손실을 최소화하기 위해 라인 폭의 감소가 필요하다. 화면에서 선 개구부 폭을 줄여 손가락 의 폭을 줄이면 손가락의 폭을 줄이면 극복할 수 있지만 손가락의 단면 영역이 작아져 금속 저항성이 높아질 수 있습니다. 이는 금속 손가락의 높이를 크게 증가시킬 수 있는 이중 인쇄를 수행함으로써 완화될 수 있습니다. 이는 15 μm 이하의 정렬 정밀도를 갖는 현재 세대의 화면 프린터의 우수한 정렬 균일성에 의해 가능하게 됩니다. 또 다른 장점은 두 개의 서로 다른 화면 프린터의 중단이 동일한 위치에서 발생할 가능성이 있으므로 두 번째 인쇄물의 잠재적인 손가락 중단을 두 번째 인쇄에 의해 해결할 수 있다는 점입니다.
