The stencil printing for front contact formation on the silicon solar cells

• Autorzy: Panek P. , Swatowska B. , Sypień A. , Musztyfaga-Staszuk M. , Jakubowska M.

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2017.03.60

Warianty tytułu

PL

Technika nadruku kontaktów przednich na krzemowe ogniwa słoneczne przy użyciu szablonu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This study reports the stencil printing process of a front contact electrode on monocrystalline (Cz-Si), textured silicon solar cells. The final parameters of the cells obtained by applying the squeegee blades with different hardness and detected by SEM, Corescanner, LBIC and I-V systems are analysed. By using stencil technique, the front side metallization has been reduced by 7.5%, resulting in the limiting of shading losses and improvement of the Si solar cell output parameters. The stencil printing of 100 μm fingers width with aspect ratio of 0.50 resulted in short circuit current density of 34.7 mA/cm2, open circuit voltage of 606 mV, fill factor of 0.768 and cell conversion efficiency of 16.16% compared to 15.33% with screen printed contacts.

PL

W pracy opisano proces nadruku kontaktów przednich przy użyciu szablonu na krzemowe ogniwa monokrystaliczne z powierzchnią posiadającą teksturę. Finalne parametry ogniw z elektrodami naniesionymi z wykorzystaniem rakli o różnej twardości uzyskano na podstawie pomiarów SEM, Corescan, LBIC oraz charakterystyk prądowo-napięciowych I-V. Wyniki poddano analizie, co pozwoliło zaobserwować fakt, że zastosowanie techniki nadruku kontaktów za pomocą szablonu doprowadziło do redukcji obszaru pokrytego zmetalizowanymi elektrodami o 7,5%. Powoduje to ograniczenie strat w parametrach wyjściowych ogniw poprzez zwiększenie powierzchni czynnej ogniw. Zastosowanie szablonu nadruku o szerokości przekroju pojedynczej ścieżki 100 m oraz współczynniku wzajemnej relacji (wys. do szer.) 0,5, pozwala uzyskać ogniwo cechujące się: gęstością prądu zwarcia Jsc ok. 34,7 mA/cm2, napięciem obwodu otwartego 606 mV, współczynnikiem wypełnienia 0,768 oraz sprawnością 16,16%. Sprawność osiągana dla ogniwa z kontaktami wykonanymi klasyczną techniką sitodruku to 15,33%.

Słowa kluczowe

EN

silicon solar cells; front contact; stencil; efficiency

PL

krzemowe ogniwa słoneczne; elektroda przednia; szablon

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2017
• Tom: R. 93, nr 3
• Strony: 272--275
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., fot., tab., wykr.

Twórcy

autor

Panek P.

• Institute of Metallurgy and Materials Science PAS, ul. Reymonta 25, 30-059 Kraków, Poland

autor

Swatowska B.

• AGH – University of Science and Technology, Department of Electronics, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Sypień A.

• Institute of Metallurgy and Materials Science PAS, ul. Reymonta 25, 30-059 Kraków, Poland

autor

Musztyfaga-Staszuk M.

• Silesian University of Technology, ul. Konarskiego 18a, 44-100 Gliwice, Poland

autor

Jakubowska M.

• Warsaw University of Technology, Pl. Politechniki 1, 00-661 Warszawa, Poland

Bibliografia

• [1] J. Berwind, “PV manufacturing materials: Technological and process-related options for cost reduction”, Photovoltaics International 1, 2012, 36-49.
• [2] A. Kalio, M. Leibinger, A. Filipovic, K. Krüger, M. Glatthaar, J. Wilde, “Development of lead-free silver ink for front contact metallization”, Sol. Energ. Mat. Sol. C 106, 2012, 51-54.
• [3] M.K. Mat Desa, S. Sapeai, A.W. Azhari, K. Sopian, M.Y. Sulaiman, N. Amin, S.H. Zaidi, “Silicon back contact solar cell configuration: A pathway towards higher efficiency”, Renew. Sust. Energ. Rev. 60, 2016, 1516-1532.
• [4] R. Kopecek, L.J. Koduvelikulathu, E. Cabrera, D. Rudolph, T. Buck, “Metallization: The technology with highest efficiency gain potencial for c-Si cells”, Photovoltaics International 4, 2015, 52-60.
• [5] S. Thibert, J. Jourdan, B. Bechevet, D. Chaussy, N. Reverdy- Bruas, D. Beneventi, “Influence of silver paste rheology and screen parameters on the front side metallization of silicon solar cell”, Materials Science in Semiconductor Processing 27, 2014, 790-799.
• [6] Y. Komatsu, M. Koorn, A.H.G. Vlooswijk, P.R. Venema, A.F. Stassen, “Efficiency improvement by deeper emitter with lower sheet resistance for uniform emitter”, Energy Procedia 8, 2011, 515-520
• [7] M. Hörteis, S.W. Glunz, “Fine line printed silicon solar cells exceeding 20% efficiency”, Progress in Photovoltaics: Research and Applications 16, 2008, 555-560.
• [8] H. Hannebauer, S. Schimanke, T. Falcon, P.P. Altermatt, T. Dullweber, “Optimized stencil print for low Ag paste consumption and high conversion efficiencies”, Energy Procedia 67, 2015, 108-115.
• [9] P. Panek, K. Drabczyk, P. Zięba, “Crystalline silicon solar cells with high resistivity emitter”, Opto-Electron. Rev. 17, 2009, 161- 165.
• [10] A.S.H. van der Heide, J.H. Bultman, J. Hoornstra, A. Schönecker, “Error diagnosis and optimisation of c-Si solar cell processing using contact resistance determined with the Corescanner”, Sol. Energ. Mat. Sol. C 74, 2002, 43-50.
• [11] A. Cuevas, D.A. Russel, “Co-opimisation of the emitter region and the metal grid of silicon solar cells”, Progress in Photovoltaics: Research and Applications 8, 2000, 603-616.
• [12] A. Metz, G. Demenik, A. Richter, T. Vlasenko, I. Buchovskaya, M. Zwegers, H. Xu, A. Luan, International Technology Roadmap for Photovoltaic Results 2014, (accessed 6 June 2016) http://www.itrpv.net/Reports/Downloads/2015/.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).