Tehnologia de imprimare prin sită

Celulele solare fabricate prin tehnologia de tipărire a ecranului au apărut pentru prima dată în 1970 Este, de fapt, cea mai comună și mai matură tehnologie pentru producerea celulelor solare. Astăzi, astfel de celule solare domină piața modulelor fotovoltaice pentru aplicații terestre. Principalul avantaj al metodei de tipărire prin ecran este simplitatea sa relativă.







Metoda de serigrafie a celulelor solare include multe procese tehnologice diferite. Procesul de producție prezentat în animația de mai jos este unul dintre cele mai simple și de la începuturile sale a fost îmbunătățit de mulți producători și laboratoare de cercetare.

Animația prezintă principalele etape de producție a celulelor solare utilizând metoda de tipărire prin sită.

1. Substrat inițial. Substraturi din care începe producerea celulei solare, cu o grosime de aproximativ 0,5 mm și are o suprafață de 10 x 10 cm2. De obicei, este un substrat de tip p ușor dopat cu bor (1e16 atomi / cm3).
2. Gravarea daunelor rămase după tăiere. Suprafața substratului după tăiere are de obicei neregularități și este acoperită cu un lubrifiant de răcire.
3. Un etch alcalin puternic curăță suprafața substratului și îndepărtează stratul de siliciu deteriorat.
4. Crearea unei joncțiuni p-n cu dopaj. Încălzirea substratului într-un cuptor special la 800-1000 ° C într-o atmosferă de fosfor conduce la introducerea unei cantități mici de fosfor în straturile exterioare de siliciu.
5. Decupați marginile. Elementele sunt așezate una deasupra celeilalte pentru a elimina saltul p-n de la margini.
6. Marginile sunt gravate cu un gaz plasmatic foarte activ.
7. După gravarea cu plasmă, contactul superior nu mai intră în contact cu cel inferior.
8. Serigrafierea contactului din spate. Pe suprafața din spate se adaugă un șablon și o pastă metalică. Contactele de argint sunt cele mai accesibile, dar nu creează câmpul electric necesar. Folosirea pastă de aluminiu crește eficiența celulelor solare prin crearea unui câmp electric, dar necesită un alt strat de argint pentru ca contactele să fie conectate.
9. Un ștergător special trece de-a lungul șablonului, împingând pasta metalică prin golurile din mască.
10. Șablonul este îndepărtat, lăsând în urmă un strat gros de pastă de metal umed.
11. Pasta este apoi uscată într-un cuptor pentru a îndepărta solvenții organici și lianții.
12. Arzerea contactului din spate. Elementul este plasat într-un cuptor cu o temperatură mult mai mare pentru a crea contact între metal și siliciu.
13. Arderea distruge n-stratul din spate, astfel încât metalul creează un contact cu substratul de tip p principal.
14. Produsul se rostogolește pentru a continua imprimarea pe partea frontală. 15. Imprimarea contactului față-în-față. Contactul față este imprimat în același mod ca și contactul din spate.
16. Contactele de suprafață sunt linii subțiri de metal pentru a reduce pierderile datorate umbririi.
17. Contactele de ardere Cuptorul este încălzit la o temperatură ridicată pentru a injecta pasta de metal în siliciu
18. Celula solară este gata să fie introdusă în modul.

Acest proces are numeroase variații și adăugiri care fac celulele solare mai eficiente și mai ieftine. Unele dintre ele au fost deja introduse în producția comercială, unele fiind transferate de la laborator la transportor.

  • Difuzia de fosfor
    De obicei, în producția de celule solare utilizând tehnologia de tipărire prin sită, se utilizează o difuzie simplă omogenă pentru a face emițătorul, astfel încât nivelul de dopaj sub contactele metalice să fie același ca și între ele. Pentru a reduce rezistența la contact, este necesar să se asigure o concentrație mare de fosfor în apropierea suprafeței sub contacte. Cu toate acestea, o concentrație ridicată de fosfor pe suprafață creează un "strat mort", ceea ce reduce sensibilitatea elementului în regiunea albastră a spectrului. O tehnologie mai modernă de producere a celulelor solare face posibilă crearea de contacte pe emițătoare foarte superficiale, mărind sensibilitatea "albastră". De asemenea, au fost propuși emițători selectivi în care zonele cu o concentrație ridicată sunt situate numai sub contacte metalice (Horzel, Ruby), dar încă nu au ajuns în stadiul producției comerciale.






    • Texturarea suprafeței pentru a reduce reflexia
      Substrat, feliata din lingouri de un singur cristal de siliciu, poate fi ușor texturată pentru a reduce reflexia de gravare chimică în soluții, rezultând într-o suprafață de piramidă formată. Această metodă de texturare este ideal pentru substraturi monocristaline cultivate prin metoda Czochralski, cu toate acestea, este practic inutil în cazul boabelor de siliciu policristaline orientate aleatoriu. Au fost propuse diferite metode pentru texturarea substraturilor multicristale. Printre acestea:
    • Modelarea mecanică a suprafeței substratului cu instrumente de tăiere sau cu laser (Narayanan, Willeke, Hezel).
    • Izolarea chimică izotropică, bazată nu pe orientarea cristalului, ci pe defectele din el (Einhaus).
    • Izolarea chimică izotropă în combinație cu masca fotolitografică (Stock, Zhao).
    • Plasma gravură (Fukui).

În ciuda faptului că multe dintre metodele de textură a suprafețelor multicristale sunt destul de promițătoare, nici unul dintre ele nu a fost introdus într-un proces de producție la scară largă.
  • Acoperiri antireflective și contacte de ardere
    Acoperirile antireflexive sunt deosebit de importante pentru materialele multicristaline, care nu sunt doar texturate. Două acoperiri antireflexive utilizate în mod obișnuit sunt oxid de titan și nitrură de siliciu. Acoperirile sunt aplicate folosind metode simple, cum ar fi pulverizarea sau depunerea chimică a vaporilor. În plus față de îmbunătățirea proprietăților optice, acoperirile dielectrice pot îmbunătăți și proprietățile electrice prin pasivarea suprafeței. În procesul de tipărire, contactele metalice sunt tăiate prin stratul antireflex și ajung la siliciu adăugând agenți de tăiere în pastă. Întreaga procedură este destul de simplă. Avantajul său suplimentar este posibilitatea de a face contacte pentru un emițător mai mic (Szlufcik).
  • Separarea marginilor
    Există multe moduri diferite de tăiere a muchiilor, cum ar fi gravarea cu plasmă, tunderea cu laser sau ecranarea marginilor în timpul difuziei.
  • Contact spate
    Aluminiu Solid strat imprimat de suprafață membru nazadney cu crearea ulterioară a aliajului cu siliciu prin lipire creează un câmp electric și îmbunătățește elementul p-zona din cauza gettering. Cu toate acestea, aluminiu nu este scump, și pentru a le conecta cu contactele de top ai nevoie pentru a crea un strat suplimentar de argint. În majoritatea proceselor de producție, contactul cu spatele se face prin simpla imprimare a unei plaselor de contact din aluminiu și argint în același timp.
  • substraturi
    Metoda de serigrafie a fost utilizată pe diferite substraturi. Simplitatea metodei de imprimare prin sită îl face ideal atât pentru silicon Czochralski, cât și pentru siliciu multicristal de calitate inferioară. Tendința generală este trecerea la substraturi mai largi și mai subțiri, cu o suprafață de 15 x 15 cm2 și o grosime de 200 μm.
  • Tehnologia de imprimare prin sită

    Imagine mărită a contactelor faciale ale unei celule solare, realizată prin tehnologie de tipărire prin sită. În timpul imprimării, pasta metalică este forțată prin cavitățile din mască. Lățimea minimă a contactelor pentru degete este determinată de dimensiunea cavităților. De obicei, contactele cu degetele au o lățime de 100 până la 200 μm.

    Tehnologia de imprimare prin sită

    Imagine mărită a celulei solare terminate. Distanța dintre contactele degetului este de aproximativ 3 mm. La împachetarea în modul, un contact suplimentar este sudat pe magistrală pentru a reduce rezistența seriei celulei solare.

    Tehnologia de imprimare prin sită

    O celulă solară completă. Vedere frontală. Datorită faptului că această celulă solară a fost făcută pe un substrat multicristal, este posibil să se vadă clar orientarea diferită a boabelor sale. Forma pătrată a substraturilor multicristaline simplifică ambalarea lor în module.

    Tehnologia de imprimare prin sită

    O celulă solară completă. Vedere din spate. Poate avea fie o rețea creată de o singură pastă de pastă Al / Ag care nu creează un câmp electric, fie un contact solid din aluminiu care creează un câmp, dar care necesită imprimare suplimentară pentru a conecta contactele. Faceți clic pe imagine pentru a comuta la un alt tip de contacte.







    Articole similare

    Trimiteți-le prietenilor: