Technologia produkcji ogniw wytwarzanych w laboratorium fotowoltaicznym IMIM PAN


Szukasz specjalistycznych informacji na temat tego, jak produkowane s─ů ogniwa fotowoltaiczne? Zainteresowanym przedstawiamy opis przemys┼éowej technologii wytwarzania ogniw s┼éonecznych z krzemu krystalicznego stosowanej w Laboratorium Fotowoltaicznym w Kozach.

Ogniwa s┼éoneczne – podstawy technologii

Na poni┼╝szym rysunku przedstawiono schemat przekroju konwencjonalnego ogniwa fotowoltaicznego, na kt├│rym widoczne s─ů wszystkie jego elementy:

  • warstwa typu n+ ÔÇô tzw. emiter;
  • warstwa typu p – tzw. baza;
  • warstwa typu p+;
  • siatka zbieraj─ůca kontaktu przedniego;
  • kontakt tylny, warstwa antyrefleksyjna i pasywuj─ůca.
Rys.1. Schemat konwencjonalnego ogniwa słonecznego.

Produkcja ogniw fotowoltaicznych – opis procesu wytwarzania ogniw PV

Poniżej, punkt po punkcie, przedstawiono opis standardowej procedury wytwarzania ogniw słonecznych. Wszystkich ciekawych szczegółowych informacji i technicznych aspektów produkcji zachęcamy do lektury.

  1. Obr├│bka chemiczna

P┼éytki krzemowe poddawane s─ů najpierw wst─Öpnemu myciu, a nast─Öpnie trawieniu w celu usuni─Öcia si─Ö warstw o grubo┼Ťci ok. 7 Omcm z obu powierzchni p┼éytek. Proces przeprowadza si─Ö w gor─ůcym roztworze KOH. Trawienie to jest konieczne, gdy┼╝ krzem w obszarach przypowierzchniowych jest silnie zdefektowany w postaci mikrop─Ökni─Ö─ç, kt├│re powstaj─ů w wyniku ci─Öcia bloku krzemowego na p┼éytki. W nast─Öpnym etapie p┼éytki trawi si─Ö w roztworze KOH i alkoholu izopropylowego w celu wytworzenia tekstury powierzchni zmniejszaj─ůcej odbicie ┼Ťwiat┼éa.W przypadku p┼éytek multikrystalicznych stosowana jest r├│wnie┼╝ inna metoda polegaj─ůca na r├│wnoczesnym usuni─Öciu warstwy uszkodzonej i teksturyzacji powierzchni poprzez trawienie kwasowe. Zalet─ů tej metody w por├│wnaniu do trawienia w roztworze KOH jest uzyskanie wi─Ökszej jednorodno┼Ťci powierzchni, brak uskok├│w i uzyskanie mniejszego wsp├│┼éczynnika odbicia ┼Ťwiat┼éa.

  1. Formowanie z┼é─ůcza n+ ÔÇô p

Z┼é─ůcza ┬án+ -p wytwarzane s─ů dwoma metodami:

  • w rurze kwarcowej z u┼╝yciem ┼║r├│d┼éa fosforu POCl3. Proces dyfuzji zachodzi w temperaturze ok. 850o C w czasie ok. 40 min. Uzyskuje si─Ö z┼é─ůcze o g┼é─Öboko┼Ťci ok. 0.3 Omcm i rezystancji powierzchniowej ok. 45 Om/sq.
  • w promiennikowym piecu ta┼Ťmowym (LA-310). ┼╣r├│d┼éem fosforu s─ů pasty fosforowe naniesione metod─ů sitodruku lub emulsje fosforowe naniesione przy u┼╝yciu wir├│wki.
  1. Izolacja kraw─Ödzi

W celu usuni─Öcia paso┼╝ytniczego z┼é─ůcza z kraw─Ödzi p┼éytek uk┼éadane s─ů one w stos w specjalnym przeznaczonym do tego celu ┼Ťcisku teflonowym i poddawane trawieniu chemicznemu w roztworze kwasowym HF: HNO3: H2O.

  1. Strawienie szkliwa fosforowego

Szkliwo fosforowe (PSG) powstałe w wyniku procesu dyfuzji usuwane jest w wodnym roztworze kwasu HF.

  1. Utlenianie termiczne w tlenie (tylko w przypadku, gdy nie stosuje si─Ö warstw SiNx: H)

Cienkie warstwy dwutlenku krzemu spe┼éniaj─ůce rol─Ö warstwy pasywuj─ůcej powierzchni─Ö krzemu wytwarzane s─ů metod─ů utleniania termicznego w temperaturze 800oC przez oko┼éo 10 min w atmosferze tlenu. Grubo┼Ť─ç tlenku krzemu wynosi oko┼éo 10 nm.

  1. Warstwy antyrefleksyjne i pasywuj─ůce: SiO2/TiOx

Na utlenion─ů powierzchni─Ö krzemu nanoszona jest warstwa TiOx metod─ů chemiczn─ů (CVD) ze zwi─ůzku czteroetyloortotytanianu (C2H5O)4Ti, u┼╝ywaj─ůc azotu jako gazu no┼Ťnego. Pary zwi─ůzku tytanowego podgrzanego do temperatury 200oC transportowane s─ů do dyszy umieszczonej oko┼éo 1 cm nad p┼éytk─ů krzemow─ů. P┼éytki podgrzewane s─ů do temperatury zawartej w przedziale 150oC ÔÇô 400oC.

  1. Drukowanie kontakt├│w metalicznych

Kontakty metaliczne wytwarzane s─ů technik─ů sitodruku. Do kontaktu przedniego u┼╝ywa si─Ö pasty srebrowej natomiast do kontaktu tylnego pasty aluminiowej.

  1. Suszenie past

Pasty suszone s─ů w suszarce w temperaturze 150oC przez 15 min.

  1. Wypalanie past w ta┼Ťmowym piecu IR

Pasty wypalane s─ů w promiennikowym piecu ta┼Ťmowym (typu LA-310). Omowy kontakt przedni uzyskuje si─Ö poprzez przepalenie pasty przez warstw─Ö SiO2/TiOx. W wyniku r├│wnoczesnego wypalenia pasty Al powstaje tylny kontakt omowy do krzemu i z┼é─ůcze p-p+, w obszarze kt├│rego wyst─Öpuje pole elektryczne tzw. BSF (Back Surface Field).

Laboratorium Fotowoltaiczne
Instytutu Metalurgii i Inżynierii Materiałowej
Polskiej Akademii Nauk

Laboratorium Fotowoltaiczne
Instytutu Metalurgii i Inżynierii Materiałowej
Polskiej Akademii Nauk