La eficiencia de las celdas de contacto pasivado posterior de polisilicio (PSPC) tipo N fabricadas en líneas de producción industriales ha aumentado del 20,7% al 23,6% o más en los últimos tres años. El rápido aumento de la eficiencia está fuertemente respaldado por pastas metalizadas que pueden hacer contacto tanto con el emisor de boro como con la fina capa de polisilicio n+. El espesor de las capas de polisilicio comúnmente utilizadas en la industria es de aproximadamente 160-200 nm. Para ahorrar costes y mejorar el rendimiento, los fabricantes de células solares quieren reducir el espesor de las capas de polisilicio a 100 nm o incluso 50 nm. Dado que las lechadas de metalización existentes son muy fáciles de quemar a través de capas policristalinas más delgadas durante el proceso de sinterización y alteran su pasivación, desarrollar lechadas adecuadas para capas policristalinas más delgadas presenta grandes desafíos.

En este sentido, los investigadores estudiaron en detalle la influencia de la química de la pasta de plata en el grabado de películas delgadas de SiNx y polisilicio, y desarrollaron una nueva formulación de pasta de metalización, que puede aumentar la presión de apertura manteniendo un buen contacto a una temperatura de sinterización más baja. Esta nueva pasta de plata para PSPC tiene una resistividad de contacto constante en una ventana de sinterización de 50 °C y logra un factor de llenado más alto a una temperatura de sinterización más baja de 50 °C, obteniendo una ganancia de eficiencia del 0,2 %. Esta mejora en la suspensión de metalización de PSPC podría igualar el espesor más delgado de la policapa de las futuras células solares.

Para la dirección de una capa de polisilicio más delgada en la parte posterior de las células solares TOPCon tipo N, se estudian y exploran los dos aspectos siguientes:

1.Efecto de la química de la pasta de plata sobre la erosión.

La pasta de plata A y la pasta de plata B contienen vidrio con diferentes viscosidades y agresividad. Ambas pastas de plata se imprimen en obleas de silicio tipo n después de texturizar la superficie, y la superficie de la oblea de silicio tiene una capa SiNx y una capa de polisilicio n+ de 150 nm de espesor de arriba a abajo. Después de quitar las capas de plata y vidrio, podemos ver en el diagrama SEM que la pasta de plata A grabó un área grande de SiNx y capas policristalinas, haciendo que la gamuza sea muy rugosa, mientras que la pasta de plata B solo grabó un área muy pequeña de SiNx y capas policristalinas. , con sólo un ligero efecto cerca de la cima de la pirámide. El Voc obtenido al imprimir la pasta de plata B correspondiente al 3%, 6% y 12% del área metalizada fue mayor que el de la pasta de plata A, lo que también mostró que la pasta de plata B retuvo más capa de pasivación de polisilicio intacta (ver Figura 1), y la El óxido de túnel de la capa inferior estaba intacto, lo que protegió en gran medida su efecto de pasivación en la célula solar.

Figura 1: (a) Muestra después de que se usó la pasta de plata A para eliminar las capas de plata y vidrio (b) Muestra después de que se usó la pasta de plata B para eliminar las capas de plata y vidrio (c) Valores de Voc de la pasta de plata A y la pasta de plata B correspondientes a diferentes zonas de metalización.

Además, la pasta de plata A y la pasta de plata B se probaron en una línea de producción a gran escala de obleas de silicio PSPC tipo n con capas de polisilicio n+ de 150 nm. La microscopía electrónica de barrido mostró que la pasta de plata B menos grabada produjo una celda con una ganancia de Voc de 2,2 mV y una ganancia de factor de relleno del 0,3 %, lo que resultó en una mejora absoluta de la eficiencia del 0,18 % (ver Tabla 1).

Comparación de la eficiencia de la suspensión en células solares TOPCon con gruesas capas de polisilicio de 160 nm en la línea de producción

2 Nuevo sistema inorgánico apto para la sinterización a baja temperatura

El adelgazamiento de la capa de polisilicio aporta dos beneficios a las células:

1. Incrementar el volumen de producción del proceso de deposición, reduciendo así el costo;

2. Reducir la absorción de luz parásita de la capa de polisilicio, mejorando así la eficiencia de utilización de la luz.

Para mantener la calidad de las capas de polisilicio de espesor fino, es mejor sinterizar las obleas de silicio a temperaturas más bajas. Las propiedades fisicoquímicas del vidrio juegan un papel decisivo en la temperatura óptima de sinterización o en el rango de ventana de sinterización de la pasta de plata. Para la estructura de la fina capa de polisilicio, los investigadores desarrollaron especialmente un sistema de vidrio especial cuya resistividad de contacto puede ser constante en una ventana de sinterización de 50⁰C, y la eficiencia general mejora a temperaturas más bajas.

Como se muestra en la Figura 2, donde la pasta de plata C es la muestra de referencia y la pasta de plata D contiene vidrio especialmente desarrollado, la eficiencia de la pasta de plata C disminuye con una disminución en la temperatura máxima de cocción debido a una disminución severa de FF. Por el contrario, el Voc, FF y la eficiencia de la pasta de plata D aumentan, mientras que la temperatura máxima de sinterización disminuye. La pasta de plata D a 50 °C por debajo de la temperatura estándar tiene una ganancia de eficiencia del 0,2 % sobre la suspensión de muestra de referencia C a una temperatura de sinterización estándar.

Figura 2: Valores relativos de las pastas de plata C y D sinterizadas por debajo de la temperatura máxima estándar de 30 °C (ST-30), 50 °C (ST-50) y la temperatura máxima estándar (ST).

Como se muestra en la Figura 3, la resistividad de contacto de la pasta de plata C aumenta significativamente con la disminución de la temperatura de cocción, mientras que la resistividad de contacto deLa pasta de plata D a tres temperaturas de cocción es muy estable en el rango de 1,1-1,7 mohm·cm2.

Figura 3: Resistividad de contacto (Rhoc) de la pasta de plata C y D sinterizada por debajo de la temperatura máxima estándar de 30 °C (ST-30), 50 °C (ST-50) y la temperatura máxima estándar (ST)

Además, para la estructura posterior TOPCon, además de SiNx, la capa de polisilicio y la capa de pasivación de óxido de túnel, existe una capa de pasivación de AlOx; se desarrolló un nuevo sistema inorgánico que aún puede formar un buen contacto a baja temperatura (ST-50), mientras que Manteniendo el efecto de pasivación en la mayor medida, la Figura 4 muestra la lechada de diseño inorgánico especial F en comparación con la lechada de referencia E sinterizada foto EL, se puede ver que en el caso de que la lechada normal no pueda entrar en contacto con EL ennegrecimiento, la lechada F EL brillante. Se forma un buen contacto.

Figura 4: (a) Foto EL después de la sinterización a baja temperatura de la lechada E (b) Foto EL después de la sinterización a baja temperatura de la lechada F

Para igualar la suspensión trasera TOPCon tipo N sinterizada a baja temperatura, también se ha desarrollado una suspensión de contacto de oblea de silicio expandida con boro frontal para minimizar el compuesto causado por la metalización, manteniendo al mismo tiempo un alto contacto con diferentes resistencias cuadradas y diferentes gamuzas. obleas de silicio, y el nuevo sistema orgánico será compatible con la impresión de líneas de cuadrícula más finas, de modo que se optimice y mejore la eficiencia general de la celda.