Screen printing method is a common way to fabricate the crystalline silicon solar cell with low-cost and high-efficiency. The screen printing metallization use silver paste and aluminum paste for front and rear contact, respectively. Especially the rear contact between aluminum and silicon is important to form the back surface filed (Al-BSF) after firing process. BSF plays an important role to reduces the surface recombination due to $p^+$ doping of back surface. However, Al electrode on back surface leads to bow occurring by differences in coefficient of thermal expansion of the aluminum and silicon. In this paper, we studied the properties of mono crystalline silicon solar cell for rear electrode with aluminum and aluminum-boron in order to characterize bow and BSF of each paste. The 156*156 $m^2$ p-type silicon wafers with $200{\mu}m$ thickness and 0.5-3 ${\Omega}\;cm$ resistivity were used after texturing, diffusion, and antireflection coating. The characteristics of solar cells was obtained by measuring vernier callipers, scanning electron microscope and light current-voltage. Solar cells with aluminum paste on the back surface were achieved with $V_{OC}$ = 0.618V, JSC = 35.49$mA/cm^2$, FF(Fill factor) = 78%, Efficiency = 17.13%.
Silver nanowire (AgNW) networks have been adopted as a front electrode in Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) thin film solar cells due to their low cost and compatibility with the solution process. When an AgNW network is applied to a CIGS thin film solar cell, reflection loss can increase because the CdS layer, with a relatively high refractive index (n ~ 2.5 at 550 nm), is exposed to air. To resolve the issue, we apply solution-processed ZnO nanorods to the AgNW network as an anti-reflective coating. To obtain high performance of the optical and electrical properties of the ZnO nanorod and AgNW network composite, we optimize the process parameters - the spin coating of AgNWs and the concentration of zinc nitrate and hexamethylene tetramine (HMT - to fabricate ZnO nanorods. We verify that 10 mM of zinc nitrate and HMT show the lowest reflectance and 10% cell efficiency increase when applied to CIGS thin film solar cells.
Crystalline silicon solar cell is a semiconductor device that converts light into electrical energy. Screen printing is commonly used to form the front/back electrodes in silicon solar cell. Screen printing method is convenient but usually shows high resistance and low aspect ratio, which cause the efficiency decrease in crystalline silicon solar cell. Recently the plating method is applied in c-Si solar cell to reduce the resistance and improve the aspect ratio. In this paper, we investigated the effect of additional electroless Ag plating into screen-printed c-Si solar cell and compared their electrical properties. All wafers used in this experiment were textured, doped, and anti-reflection coated. The electrode formation was performed with screen-printing, followed by the firing step. Aften then we carried out electroless Ag plating by changing the plating time in the range of 20 sec~5 min and light intensity. The light I-V curve and optical microscope were measured with the completed solar cell. As a result, the conversion efficiency of solar cells was increased mainly due to the decreased series resistance.
The screen-printing method is the most mature solar cell fabrication technology, which has the advantage of being faster and simpler process than other printing technology. A front metallization printed through screen printing influences the efficiency and manufacturing cost of solar cell. Recent technology development of crystalline silicon solar cell is proceeding to reduce the manufacturing cost while improving the efficiency. Therefore, screen printing requires process development to reduce a line width of an electrode and decrease shading area. In this paper, we will discuss the development trend and prospects of screen-printing metallization using metal paste, which is currently used in manufacturing commercial crystalline silicon solar cells.
Solar energy had become the main energy industry of renewable energy along with hydroelectric power generation. One of the technologies that contributed to the popularization of photovoltaic power and the decrease in the unit price of photovoltaic modules was the large-area solar cell. However, as the area increased, the light receiving area increased and the current value increased accordingly. Since power loss occurs when the current value was large, the number of busbar was increased to increase the current collection rate, and a technology to lower the current value through half-cutting was developed. The bus bar of the solar cell served as a passage through which the generated current was transmitted. This was because when the number of busbar decreases, the moving distance of electrons increased, so the amount of power generation decreases and when it increases, shadows occured. An important aspect of the electrode design was the optimal balance of these busbars and number of fingers. Therefore, in this study, the characteristics of the solar cell according to the number of front bus bars of the large-area solar cell were simulated using Griddler 2,5 pro. After selecting the number of busbar with the best characteristics, the difference was compared by varying the number of fingers and a better direction for the number of cutting was presented.
실리콘 태양전지는 KOH 에칭 용액을 이용하여 texturing 시간을 다르게 하는 방법으로 표면의 texturing 상태를 다양하게 제작하였다. 그리고 $POCl_3$ 공정을 이용하여 n형 불순물을 도핑하여 pn접합을 만들었으며, 알루미늄 후면전극과 은 전면전극을 이용하여 Si-cell을 제작하였다. 피라미드 구조가 가장 크고 표면에 고르게 형성된 태양전지 셀에서 F.F. 계수가 높게 나타났으며, 효율도 높게 나타났다. texturing 형성이 잘 이루어진 셀인 경우 빛을 많이 흡수할 수 있고 회로 내부적으로는 직렬저항성분이 감소하여 단락전류성분이 현저히 증가하게 되어 최종적으로 효율이 증가되는 것을 확인하였다.
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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제16권5호
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pp.268-273
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2015
While analyzing the specimens before and after the thermal shock test, we found that the power drop rate of the bare cell was 5.08%, while the power drop rate of the ribboned cell was 16.49%. In comparative terms, the efficiency was lower at the ribboned cell than at the bare cell. While analyzing through EL (Electroluminescence) shots and cross sections, we tried to decipher the exact cause of the power drop. Although mere color change of the cell was observed at the surface of the bare cell, no abnormality could be found inside the cell. On the surface of the ribboned cell, the short circuit of gridfinger extended from the front part of the front electrode of the ribboned cells. Therefore, cracks occurred on the surface of the cell. Cracks also appeared inside the cell. While analyzing the I-V curve, we determined an increase in the leakage current and an increase of resistances in series in the bare cell. In the ribboned cell, the resistances in parallel reduced remarkably. An increase of resistances in series could also be verified. Conclusively, we deduced that the power drop rate in the bare cell is a life span of the cell itself; aging is the cause of power drop rate in cells. In case of ribboned cell, the power drop rate was directly influenced by internal cracks and an intermetallic compound layer joining the ribbon at the front electrode.
The screen printing method for forming the electrode by applying the existing pressure is difficult to apply to thin wafers, and since expensive Ag paste is used, it is difficult to solve the problem of cost reduction. This can solve both of the problems by forming the front electrode using a plating method applicable to a thin wafer. In this paper, the process conditions of electrode formation are optimized by using LIEP (Light-Induced Electrode Plating). Experiments were conducted by varying the Ni plating bath temperature $40{\sim}70^{\circ}C$, the applied current 5 ~ 15 mA, and the plating process time 5 ~ 20 min. As a result of the experiment, it was confirmed that the optimal condition of the structural characteristics was obtained at the plating bath temperature of $60^{\circ}C$, 15 mA, and the process time of 20 min. The Cu LIEP process conditions, experiments were conducted with Cu plating bath temperature $40{\sim}70^{\circ}C$, applied voltage 5 ~ 15 V, plating process time 2 ~ 15 min. As a result of the experiment, it was confirmed that the optimum conditions were obtained as a result of electrical and structural characteristics at the plating bath temperature of $60^{\circ}C$ and applied current of 15 V and process time of 15 min. In order to form Ni silicide, the firing process time was fixed to 2 min and the temperature was changed to $310^{\circ}C$, $330^{\circ}C$, $350^{\circ}C$, and post contact annealing was performed. As a result, the lowest contact resistance value of $2.76{\Omega}$ was obtained at the firing temperature of $310^{\circ}C$. The contact resistivity of $1.07m{\Omega}cm^2$ can be calculated from the conditionally optimized sample. With the plating method using Ni / Cu, the efficiency of the solar cell can be expected to increase due to the increase of the electric conductivity and the decrease of the resistance component in the production of the solar cell, and the application to the thin wafer can be expected.
Transparent conductive oxides (TCOs) play an important role in thin-film solar cells in terms of low cost and performance improvement. Al-doped ZnO (AZO) is a very promising material for thin-film solar cellfabrication because of the wide availability of its constituent raw materials and its low cost. In this study, AZO films were prepared by low pressurechemical vapor deposition (LPCVD) using trimethylaluminum (TMA), diethylzinc(DEZ), and water vapor. In order to improve the absorbance of light, atypical surface texturing method is wet etching of front electrode using chemical solution. Alternatively, LPCVD can create a rough surface during deposition. This "self-texturing" is a very useful technique, which can eliminate additional chemical texturing process. The introduction of a TMA doping source has a strong influence on resistivity and the diffusion of light in a wide wavelength range.The haze factor of AZO up to a value of 43 % at 600 nm was achieved without an additional surface texturing process by simple TMA doping. The use of AZO TCO resulted in energy conversion efficiencies of 7.7 % when it was applied to thep-i-n a-Si:H thin film solar cell, which was comparable to commercially available fluorine doped tin oxide ($SnO_2$:F).
We fabricated two different transparent conducting oxide thin films of ZnO doped with Ga ($Ga_2O_3$ 0.9 wt%) as well as Al ($Al_2O_3$ 2.1 wt%) (GAZO) and ZnO doped only with Al ($Al_2O_3$ 3 wt%) (AZO). It was investigated how it affects the moisture resistance of the transparent electrode. In addition, $Cu(In,Ga)Se_2$ thin film solar cells with two transparent oxides as front electrodes were fabricated, and the correlation between humidity resistance of transparent electrodes and device performance of solar cells was examined. When both transparent electrodes were exposed to high temperature distilled water, they showed a rapid increase in sheet resistance and a decrease in the fill factor of the solar cell. However, AZO showed a drastic decrease in efficiency at the beginning of exposure, while GAZO showed that the deterioration of efficiency occurred over a long period of time and that the long term moisture resistance of GAZO was better.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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