正倒金字塔绒面结构对正面导电银浆使用情况分析-陈全胜

正倒金字塔绒面结构对正 面导电银浆使用情况分析 陈全胜 刘尧平 陈伟 吴俊桃 赵燕 林珊 唐旱波 王燕 杜小龙 中国科学院物理研究所 北京普扬科技有限公司 广东省松山湖材料科学重点实验室 通信邮箱： ypliu@iphy.ac.cn 2018年 11月 10日 陕西 ▪西安 第 14届中国太阳级硅及光伏发电研讨会 1、研究背景 12th CSPV 新型绒面 (随机倒金字塔 )的陷光机理研究与分析 2 结论：随机倒金字塔的光学性能优于随机正金字塔 重叠模型： 10.11~10.64% 规则模型 : 10.38% 随机模型： 10.48% （一百次以上 的随机计算） 1、研究背景 3 (012)晶面 (112)晶面 13th CSPV 类倒金字塔结构分析及多晶硅晶面分析方法 详细内容将刊登在 《 物理学报 》 2018年 22期中“不同硅晶面指数上的类倒金字塔结构研究与分析” x y T 1 T 2 S 1 S 2 o T 3 T 4 T 5 T 6 z a=b=c0≤a＜ b=c0≤a≤b＜ c 结论：不同晶面硅片表面会形成不同结构的类倒金字塔结构 1、研究背景 量产 应用 4 1、 Wang Y, Yang L, Liu Y, et al. Maskless inverted pyramid texturization of silicon[J]. Scientific Reports, 2015, 5:10843. 2、 Yang L, Liu Y, Wei C, et al. Interface Engineering of High Efficiency Organic-Silicon Heterojunction Solar Cells[J]. Acs Applied Materials 假设 :(1)栅线宽度 W为 2𝑤的整数倍； (2)栅线为理想的长方体且对结构进行完全填充； 5 2、数学模型 6 正倒金字塔消耗银浆体积为： 正金字塔为： 𝑉𝑈𝑃 = 𝑉𝑈𝑃1 ∗𝑁+𝑉 = 23 𝑤𝑈𝑃3 ∗ 𝐿∗𝑊𝑤 𝑈𝑃2 +𝐿𝑊𝐻 = 𝐿𝑊( 23 𝑤𝑈𝑃 +𝐻)； 倒金字塔为： 𝑉𝐼𝑃 = 𝑉𝐼𝑃1 ∗𝑁+𝑉 = 26 𝑤𝐼𝑃3 ∗ 𝐿∗𝑊𝑤 𝐼𝑃2 +𝐿𝑊𝐻 = 𝐿𝑊( 26 𝑤𝐼𝑃 +𝐻)； 定义倒金字塔所耗银浆量与正金字塔的差异率 η为： η = 𝑉𝑈𝑃 −𝑉𝐼𝑃𝑉 𝑈𝑃 W H L W H L Fig.1 (a)倒金字塔电极示意图 Fig.1 (b)正金字塔电极示意图 wUP wIP 2、数学模型 7 假设正倒金字塔中栅线的高度 H， 宽度 W， 长度 L相同 ， 因此差异率 η为 : η = 𝑉𝑈𝑃 −𝑉𝐼𝑃𝑉 𝑈𝑃 = 2 3 𝑤𝑈𝑃 − 2 6 𝑤𝐼𝑃 2 3 𝑤𝑈𝑃 +𝐻 当 η0时 ， 即 2𝑤𝑈𝑃 𝑤𝐼𝑃时 ,倒金字塔使用银浆量优于正金字塔； 当 η=0时 ， 即 2𝑤𝑈𝑃 = 𝑤𝐼𝑃时 ,倒金字塔使用银浆量与正金字塔相同； 当 η0时 ， 即 2𝑤𝑈𝑃 𝑤𝐼𝑃时 ,倒金字塔使用银浆量劣于正金字塔； 结论 1：倒金字塔结构尺寸小于两倍的金字塔时 ， 倒金字塔银浆用量少； Fig.2 不同结构宽度和栅线高度下的银浆用量 当 𝑤𝑈𝑃 = 𝑤𝐼𝑃时 ， η = 𝑉𝑈𝑃 −𝑉𝐼𝑃𝑉 𝑈𝑃 = 2 6 𝑤 2 3 𝑤+𝐻 结论 2：栅线高度 H越小时 ， 差异率 η越大； 结构宽度 w越大时 ， 差异率 η越大； 3、测试结果 8 高度 H为 16.5μm 宽度 W为 48μm Fig.3(a) 正金字塔细栅台阶仪测试结果图 Fig.3(b) 倒金字塔细栅台阶仪测试结果图 高度 H为 16.7μm 宽度 W为 48μm 结论 3：相同印刷条件下 ， 正倒金字塔绒面的细栅宽度与高度几乎相同； 3、测试结果 9 Fig.4(a) 正金字塔结构 SEM图 Fig.4(b) 倒金字塔结构 SEM图 结论 4：目前的工艺角度而言 ， 倒金字塔结构的尺寸略小一些 ， 在 1.5~3μm； 3、测试结果 10 结论 5：目前产线浆料而言 ， 正倒金字塔的接触性能相当； 注：下面两幅图中栅线宽度的视觉差异是由于扫描角度导致； Fig.5(a) 正金字塔细栅线 SEM图 Fig.4(b) 倒金字塔细栅线 SEM图 4、报告总结 11 η = 𝑉𝑈𝑃 −𝑉𝐼𝑃𝑉 𝑈𝑃 = 2 3 𝑤𝑈𝑃 − 2 6 𝑤𝐼𝑃 2 3 𝑤𝑈𝑃 +𝐻 = 2 6 𝑤 2 3 𝑤 +𝐻 结论 1：倒金字塔结构尺寸小于两倍的金字塔时 ， 倒金字塔银浆用量少； 结论 2：栅线高度 H越小时 ， 差异率越大；结构宽度 w越大时 ， 差异率越大； 当 w=2μm,H=16.5μm时 ， 倒金字塔结构节省 η=2.7%的银浆用量； 结论 3：目前工艺条件下 ， 使用倒金字塔绒面结构能够节省正面银浆的使用量； 展望 1：通过对适合倒金字塔银浆的开发 ， 倒金字塔结构的优势 将会越发明显； 展望 2：优秀的接触性能有望用于高效电池 ， 如 HIT、 IBC等 。 正金字塔 处理后金字塔 倒金字塔 Thanks for your attentions! 谢 谢大家 ！ 12 第 14届中国太阳级硅及光伏发电研讨会