อิมิตเตอร์ความต้านทานแผ่นสูงในการผลิตจำนวนมาก: จุดคอขวดที่แท้จริงอยู่ที่ไหน?
สารบัญ
แนะนำผลิตภัณฑ์
ทุกคนในวงการ PV ถือเป็นเรื่องปกติ: การเพิ่มความต้านทานแผ่นของอิมิตเตอร์ (Rsheet) จะทำให้ Voc สูงขึ้น แต่คุณต้องจ่ายด้วยฟิลแฟกเตอร์ที่ลดลง ดังนั้นคำถามแรกจึงง่าย: ครั้งนี้ความต้านทานแผ่นสูงทำให้ FF ลดลงจริงหรือไม่?
ดูแผนภาพกล่องในรูป a ถึง d ข้อมูลค่อนข้างขัดกับสัญชาตญาณ
Rsheet สูง โพลี-Si ชั้นเดียว เทียบกับ Rsheet ต่ำ โพลี-Si ชั้นเดียว: Jsc แทบไม่ขยับ ΔJsc ใกล้ 0 Voc เพิ่มขึ้นเล็กน้อย และ FF แทนที่จะลดลง กลับเพิ่มขึ้นเล็กน้อย
Rsheet สูง โพลี-Si สองชั้น คือแพ็คเกจที่สมบูรณ์ เมื่อเทียบกับพื้นฐาน Rsheet ต่ำ โพลี-Si ชั้นเดียว Jsc เพิ่มขึ้นประมาณ 0.12 mA/cm² Voc เพิ่มขึ้นประมาณ 2 mV และ FF เพิ่มขึ้นประมาณ 0.4%
ข้อสรุป: อิมิตเตอร์ความต้านทานแผ่นสูงไม่ได้ทำให้เกิดโทษด้านการขนส่งที่ทุกคนกลัว ผ่านการปรับโครงสร้างให้เหมาะสม มันกลับยกระดับพารามิเตอร์ทางไฟฟ้าทั้งชุด
พารามิเตอร์ทางเทคนิค
จาก "ชั้นที่ตายแล้ว" สู่เส้นกริดละเอียด: การผ่าตัดที่แม่นยำ
รูป e และ f เผยให้เห็นฟิสิกส์เบื้องหลัง
ประการแรก กำจัดชั้นที่ตายแล้วและเพิ่มอายุการใช้งานเป็นสองเท่า โปรไฟล์ ECV (electrochemical capacitance-voltage) ในรูป e แสดงให้เห็นว่าความเข้มข้นของโบรอนที่พื้นผิวของอิมิตเตอร์ Rsheet สูง (เส้นโค้งสีแดง) อยู่ต่ำกว่าของ Rsheet ต่ำ (เส้นโค้งสีน้ำเงิน) อย่างมาก นั่นหมายความว่า "ชั้นที่ตายแล้ว" ที่พื้นผิว ซึ่งเป็นบริเวณที่โครงสร้างผลึกเสียหายจากการโด๊ปหนัก จะบางลง
สิ่งนี้ปรากฏในอายุของพาหะส่วนน้อยที่มีประสิทธิภาพในรูป f ตัวอย่างที่มี Rsheet ต่ำถึงเพียง 0.70 ms ที่ระดับการฉีด 10^15 cm^-3 ในขณะที่ตัวอย่างที่มี Rsheet สูงกระโดดไปที่ 1.12 ms โดยตรง อายุของพาหะส่วนน้อยที่ยาวนานขึ้นจะดึงความหนาแน่นกระแสการรวมตัวใหม่ J0 ลง (ดูรูป g) ซึ่งเป็นรากฐานที่มั่นคงสำหรับการเพิ่มขึ้นของ Voc
| พารามิเตอร์ | อิมิตเตอร์ Rsheet ต่ำ | อิมิตเตอร์ Rsheet สูง |
|---|---|---|
| อายุของพาหะส่วนน้อย (ที่ 10^15 cm^-3) | 0.70 ms | 1.12 ms |
| ระยะห่างของเส้นกริด | 1120 μm | 825 μm |
| ความกว้างของเส้นกริด | 20 μm | 10 μm |
| J0 (double poly-Si) | สูงกว่า | ~5 fA/cm² |
| ความต้านทานสัมผัส ρc (double poly-Si) | — | ~2-3 mΩ·cm² |
ความต้านทานแผ่นสูงเพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอ คุณยังต้องแก้ไขการขนส่งด้านข้าง เปรียบเทียบภาพถ่ายจุลทรรศน์ในรูป i อิมิตเตอร์ R ต่ำมีระยะห่างกริด 1120 μm และความกว้างเส้น 20 μm อิมิตเตอร์ R สูงลดระยะห่างกริดเหลือ 825 μm และลดความกว้างเส้นเหลือ 10 μm นั่นคือสาระสำคัญของการออกแบบกริดใหม่: เมื่อความต้านทานอิมิตเตอร์เพิ่มขึ้น ให้ทำให้กริดหนาแน่นและละเอียดขึ้นเพื่อเพิ่มเส้นทางนำไฟฟ้า ในขณะที่เส้นที่บางลงลดพื้นที่บังแสง การออกแบบที่ละเอียดนี้ไม่เพียงแต่ชดเชยการสูญเสียจากความต้านทานแผ่นสูง แต่ยังปรับปรุงการเก็บแสงอีกด้วย
ข้อได้เปรียบทางเทคนิค
การแลกเปลี่ยนอย่างลึกซึ้งระหว่างพารามิเตอร์ทางไฟฟ้า
รูป g และ h ครอบคลุมพารามิเตอร์สองตัวที่วิศวกรสายการผลิตให้ความสำคัญมากที่สุด
ความหนาแน่นกระแสการรวมตัวใหม่ (J0): double poly-Si ที่มี Rsheet สูง (จุดสีแดง) มี J0 ต่ำที่สุด ประมาณ 5 fA/cm² ต่ำกว่ากลุ่มอื่นๆ มาก ซึ่งแสดงว่าโครงสร้าง double poly-Si ป้องกันการแพร่ของสิ่งเจือปนโลหะและปกป้องการพาสซิเวชันที่อินเทอร์เฟซได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ความต้านทานสัมผัส (ρc): โดยปกติอิมิตเตอร์ที่มีความต้านทานแผ่นสูงจะทำให้ความต้านทานสัมผัสเพิ่มขึ้น แต่ในรูป h double poly-Si ที่มี Rsheet สูง (จุดสีแดง) ยังคงรักษา ρc ไว้ในระดับต่ำ ประมาณ 2-3 mΩ·cm² ผ่านการทำให้เป็นโลหะที่เหมาะสม (เช่น LECO หรือการให้ความร้อนแบบจูลระดับนาโนวินาที) อิมิตเตอร์ที่มีความต้านทานแผ่นสูงยังคงสามารถสร้างหน้าสัมผัสโอห์มิกที่ดีได้ และไม่มีภัยพิบัติ FF จาก "ความต้านทานสูงพบความต้านทานสูง"
การประยุกต์ใช้ผลิตภัณฑ์
ตัวเลขสามค่าที่สำคัญสำหรับสายการผลิต
การรวบรวมข้อมูลจำลองและข้อมูลการวัดในรูป j ถึง l มีจุดสำคัญบางประการสำหรับวิศวกรกระบวนการ (PE) และนักพัฒนาผลิตภัณฑ์ (PD)
จุดยึดใหม่สำหรับความต้านทานแผ่น: ค่า 100-200 Ω/□ แบบดั้งเดิมอาจไม่เหมาะสมที่สุด ข้อมูลชี้ให้เห็นว่าการเพิ่มเป็นประมาณ 430 Ω/□ (เส้นโค้งสีแดงในรูป e) ให้ผลตอบแทนที่ดีที่สุดในด้านอายุการใช้งานและ Voc แต่ต้องมีความสม่ำเสมอของเตาหลอดที่ยอดเยี่ยม มิฉะนั้นผลกระทบขอบจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก
การแลกเปลี่ยนในการออกแบบกริด: การลดความกว้างเส้นจาก 20 μm เป็น 10 μm ทำให้เกิดความต้องการสูงในด้านความแม่นยำในการจัดตำแหน่งการพิมพ์สกรีนและสมบัติการไหลของซิลเวอร์เพสต์ พื้นผิวจำลองในรูป k แสดงโซนการจับคู่ที่เหมาะสมที่สุดระหว่างระยะห่างกริดและความต้านทานแผ่นของอิมิตเตอร์ และการลดความกว้างของนิ้วโดยไม่ไตร่ตรองจะทำให้ความต้านทานอนุกรมเพิ่มสูงขึ้น
"เกราะที่มองไม่เห็น" ของ double poly: เส้นโค้งความหนาแน่นกระแส-แรงดัน (JV) ในรูป l แสดงให้เห็นว่าเส้นโค้งของ double poly-Si ที่มีความต้านทานแผ่นสูงมีความสมบูรณ์ที่สุด โดยไม่มีจุดหักงอที่ชัดเจน นั่นพิสูจน์ว่าโครงสร้างสองชั้นทำงานในการยับยั้งการรั่วไหลของปรสิต ดังนั้น Voc สูงจึงแปลงเป็น PCE สูงได้จริง
การติดต่อและอภิปราย
อิฐที่โยนให้เพื่อนร่วมงาน
เราไล่ตามความต้านทานแผ่นสูงบนพื้นผิวด้านหน้า (สำหรับ Voc) และกริดละเอียด (เพื่อรักษา FF) และ double poly บนพื้นผิวด้านหลัง (เพื่อยับยั้งการทะลุของ Ag และเพิ่ม bifaciality) เมื่อคุณรวมชุดค่าผสม "ทั้งสองด้านสุดขั้ว" นี้ หน้าต่างกระบวนการจะถูกบีบให้แคบมาก
การแพร่โบรอนที่มีความต้านทานสูงบนพื้นผิวด้านหน้าทำให้เกิดความต้องการสูงในด้านการทำความสะอาด PSG และความสม่ำเสมอของการสะสมแหล่งโบรอน double poly ด้านหลังต้องการความแม่นยำสูงเท่าเทียมกันในการสะสม CVD และการเจาะร่องด้วยเลเซอร์
นี่คือคำถามที่แท้จริง เมื่อประสิทธิภาพของเซลล์คืบคลานเข้าใกล้ขีดจำกัดทางทฤษฎีที่ 26.7% เราควรใช้พลังงานมากขึ้นในการควบคุมความสม่ำเสมอระดับจุลภาคของอุปกรณ์ (สนามความร้อนของเตาหลอดสำหรับการแพร่โบรอน ความเรียบของแท่นวาง CVD) แทนที่จะเพิ่มขั้นตอนกระบวนการใหม่ๆ อย่างไม่สิ้นสุดหรือไม่? สำหรับผู้ที่ทำงานในสายการผลิต คุณคิดว่าอะไรคือคอขวดที่ใหญ่ที่สุดที่ขัดขวางการผลิตปริมาณมากของอิมิตเตอร์ที่มีความต้านทานแผ่นสูงร่วมกับ double poly: ความสามารถของอุปกรณ์หรือกรอบความคิดในการบูรณาการกระบวนการ?
มุมมองของ Ooitech
ตามจริงแล้ว เรื่องนี้ไม่ได้เกี่ยวกับขั้นตอนกระบวนการใหม่มากนัก แต่เกี่ยวกับว่าหน้าต่างการทำงานจะแคบลงแค่ไหนเมื่อคุณดันทั้งสองพื้นผิวพร้อมกัน ฟิงเกอร์ขนาด 10 μm บนอิมิตเตอร์ 430 Ω/□ ขึ้นอยู่กับการจัดตำแหน่งการพิมพ์และความสม่ำเสมอของเตาเผา ดังนั้นการต่อสู้จึงเปลี่ยนจาก "สูตรอะไร" ไปเป็น "ฮาร์ดแวร์ของฉันทำซ้ำได้แค่ไหน" ในสายการผลิตโมดูล ตรรกะเดียวกันนี้ส่งผลต่อการต่อสายและการเชื่อมต่อ ซึ่งฟิงเกอร์ที่บางและเปราะบางจะลงโทษการจัดการที่เลอะเทอะ คุ้มค่าที่จะสมัครรับข้อมูลช่อง YouTube ของ Ooitech (www.youtube.com/ooitech) หากคุณต้องการดูว่าความหลงใหลในความสม่ำเสมอนี้แสดงออกบนพื้นโรงงานอย่างไร
