Ogniwa fotowoltaiczne na bazie krzemu krystalicznego w aspekcie technologii przemysłowych

• Autorzy: Drabczyk, K. , Panek, P. , Lipiński, M. , Zięba, P.

Warianty tytułu

EN

Industrial technology of crystalline silicon solar cells

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono kompletny proces wytwarzania ogniw fotowoltaicznych opracowany i realizowany w Laboratorium Fotowoltaicznym IMIM PAN (LF IMIM PAN) w Kozach wraz z komplementarnymi metodami pomiarowymi, pozwalającymi na wyznaczanie parametrów ogniwa na każdym z etapów procesu. Opracowana technologia pozwala na wytwarzanie ogniw słonecznych o sprawności konwersji fotowoltaicznej 16% na krzemie monokrystalicznym i 13% na krzemie polikrystalicznym na Si o powierzchni 100 cm². Szczegółowo opisano każdy z siedmiu podstawowych etapów procesu technologicznego ze szczególnym uwzględnieniem fizycznych podstaw implikujących parametry materiału bazowego i gotowego ogniwa słonecznego. Opisano bazę pomiarowo-diagnostyczną IMIM stosowaną w obszarze fotowoltaiki. Proces wytwarzania ogniw słonecznych opisano w oparciu o serię eksperymentalną zrealizowaną podczas zajęć laboratoryjnych ze studentami biorącymi udział w projekcie: "Upowszechnianie osiągnięć polskiej oraz światowej fotowoltaiki w procesie kształcenia na poziomie wyższym". W artykule dokładnie opisano takie procesy jak: dyfuzji ze źródła POCl ₃ , pasywacji powierzchni, nakładania warstw antyrefleksyjnych z tlenku tytanu TiO ₂ oraz metalizacji kontaktów w piecu taśmowym IR z past naniesionych sitodrukiem. Zamieszczono również wyniki pomiarów rezystancji powierzchniowej warstw dyfuzyjnych, charakterystyki spektralnej oraz wartości współczynnika odbicia światła. Parametry prądowo-napięciowe gotowych ogniw zmierzono dla standardowego promieniowania AM 1.5. Przedstawiony proces wytwarzania ogniw ma szczególne znaczenie w aspekcie technologii przemysłowych gdyż opisywane technologie są tanie i łatwe do automatyzacji.

EN

In this paper we present the complete technological process of manufacturing crystalline silicon solar cells using screen-printed technology realised in the Photovoltaic Laboratory of Institute of Metallurgy and Materials Sciences of the Polish Academy of Sciences (PL IMMS PAS) - Photovoltaic Laboratory at Kozy. The described process is based on diffusion from POCl ₃ resulting in emitter with a sheet resistance on a level 60 ohm/square and screen printed contacts fired trough a TiO x antireflection coating layer. Secondary ion mas spectrometry (SIMS) and electrochemical profilometry (ECP) have been employed for appropriate distinguishing the total and active phosphorous in donor doped profile. The solar cells parameters have been characterized by current-voltage characteristics, spectral response (SR) methods. The measurement techniques to determine them are presented. We have achieved average efficiencies 16% on 1 ohm ^* cm textured monocrystalline silicon and 13% on multicrystalline silcon. The total number of processing steps has been reduced to seven so this cell efficiency of 16% and 13% has been obtained in a simple cell processing sequence. Some aspects playing a role in suitable manufacturing process are discussed. Summarising, this paper gives also o brief overview on the research activities of the Photovoltaic Laboratory of PAS and their research and development equipment.

Słowa kluczowe

PL

fotowoltaika; ogniwa fotowoltaiczne; technologia ogniw słonecznych

EN

solar cell; crystalline solar cells; solar cells technology

• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 51, nr 5
• Strony: 105-109
• Opis fizyczny: Bibliogr. 3 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Drabczyk, K.

autor

Panek, P.

autor

Lipiński, M.

autor

Zięba, P.

• Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej, Polskiej Akademii Nauk, Kraków

Bibliografia

• [1] Panek P., Lipiński M., Bełtowska-Lehman E., Drabczyk K., Ciach R.: Industrial technology of multicrystalline silicon solar cells. Opto-Electronic Review 11 (4), 2003, 269-275.
• [2] Panek P., Drabczyk K., Zięba P.: The crystalline silicon solar cells with high resistivity emitter. Opto-Electronic Review 17 (2), 2009, 161-165.
• [3] Panek P., Drabczyk K., Czternastek H., Kusior E., Zięba P., Bełtowska-Lehman E.: The influence of Surface Texture and Temperature Deposition of TiO2 Layer on Crystalline Silicon Solar Cells Parameters. Archiwes of Metallurgy and Materials, vol. 53, 1/2008, (2008), pp. 103-106.