RU2624990C1 - Контактная сетка гетеропереходного фотоэлектрического преобразователя на основе кремния и способ ее изготовления - Google Patents
Контактная сетка гетеропереходного фотоэлектрического преобразователя на основе кремния и способ ее изготовления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2624990C1 RU2624990C1 RU2016137003A RU2016137003A RU2624990C1 RU 2624990 C1 RU2624990 C1 RU 2624990C1 RU 2016137003 A RU2016137003 A RU 2016137003A RU 2016137003 A RU2016137003 A RU 2016137003A RU 2624990 C1 RU2624990 C1 RU 2624990C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layer
- contact
- contact grid
- grid
- low
- Prior art date
Links
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 9
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims abstract description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 41
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 9
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 claims abstract description 30
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 58
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 30
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 19
- 239000011135 tin Substances 0.000 claims description 19
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 14
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 12
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 10
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 10
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 9
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 8
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 claims description 5
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims description 4
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 12
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 11
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 11
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 8
- 150000002739 metals Chemical group 0.000 description 8
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 6
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 4
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 3
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 3
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 3
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910001316 Ag alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 2
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 229910052716 thallium Inorganic materials 0.000 description 2
- BKVIYDNLLOSFOA-UHFFFAOYSA-N thallium Chemical compound [Tl] BKVIYDNLLOSFOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003667 anti-reflective effect Effects 0.000 description 1
- 239000011195 cermet Substances 0.000 description 1
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 229910000743 fusible alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000035755 proliferation Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
Использование: для изготовления как солнечных фотоэлектрических преобразователей на основе гетероперехода, так и для классических кристаллических и поликристаллических фотоэлектрических преобразователей. Сущность изобретения заключается в том, что контактная сетка гетеропереходного фотоэлектрического преобразователя на основе кремния содержит поперечные элементы сетки или поперечные и продольные элементы сетки, выполненные из металла, при этом элементы сетки состоят из антидиффузионного подслоя и слоя низкотемпературного припоя. Технический результат: обеспечение возможности повышения прочности механического соединения при коммутации отдельных фотоэлектрических преобразователей в единую цепь, повышение надежности соединения, снижение контактного сопротивления и повышение срока эксплуатации фотоэлектрического преобразователя. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 6 ил.
Description
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области технологии изготовления солнечных фотоэлектрических преобразователей и может быть использовано для изготовления как солнечных фотоэлектрических преобразователей на основе гетероперехода, так и для классических кристаллических и поликристаллических фотоэлектрических преобразователей, при этом изобретение позволяет изготавливать контактную сетку, пригодную для пайки, без необходимости высокотемпературной обработки.
Уровень техники
В процессе производства гетероструктурных солнечных модулей возникает задача нанесения на отдельные ячейки фотоэлектрических преобразователей (ячеек ФЭП) контактной сетки. Необходимость контактной сетки обуславливается низкой проводимостью контактных слоев структуры ячеек ФЭП, роль которых выполняют, как правило, прозрачные проводящие оксиды, например индий-оловянный оксид (ITO) или оксид цинка (ZnO). В последующих этапах технологического процесса изготовления солнечных модулей к элементам контактной сетки производится контактирование коммутационных шин для соединения отдельных ячеек ФЭП в единую электрическую цепь. В области контакта между элементами контактной сетки и коммутационных шин желательно получение минимального контактного электрического сопротивления и максимальной прочности. То же требование выдвигается и к области контактирования между контактной сеткой и поверхностью ячейки ФЭП.
Схематичные примеры различных контактных сеток приведены на фигурах 1-4. Данные примеры не ограничивают возможный перечень контактных сеток. Как правило, при наличии у сетки продольных элементов, контактирование коммутационных шинок производится к ним. В случае отсутствия у сетки продольных элементов контактирование осуществляется к поперечным элементам.
Наилучшее соединение между элементами контактной сетки и коммутационными шинами может достигаться при условии их соединения при помощи пайки. Однако для возможности применения пайки элементы сетки должны обладать механической прочностью и высокой адгезией к поверхности ячейки ФЭП. В случае невыполнения данного условия возможен отрыв коммутационных шин от контактной сетки, что приведет к нарушению между ними электрического контакта. Отрыв может произойти по причине разрушения элементов контактной сетки или в области соединения контактной сетки и ячейки ФЭП как в процессе сборки солнечного модуля, так и в процессе его эксплуатации.
Для соединения контактной сетки и коммутационных шин нередко применяют различные токопроводящие клеи. При этом качество соединения между этими элементами, таким образом, ниже, чем при применении пайки, и не исключает механических и электрических нарушений контакта в процессе эксплуатации солнечного модуля (СМ).
Так же возможно формирование контактной сетки с применением металлокерамических паст высокотемпературных отжигов (порядка 900°C). Однако данный способ не возможен при работе с ячейками ФЭП на основе гетероперехода, так как при применении отжига с температурой выше 200°C происходит значительное ухудшение их параметров.
В связи с этим наиболее распространенным способом формирования контактной сетки является трафаретная печать (см., например, [1] патент РФ №2541698, МПК H01L 31/042, опубл. 20.02.2015; [2] патент РФ №2303830, МПК H01L 31/18, опубл. 27.07.2007; [3] патент РФ №2432639, МПК H01L 31/18, опубл. 27.10.2011). При использовании данного способа контактная сетка наносится на поверхность ячейки ФЭП в виде проводящей металлической пасты (например, на основе серебра) путем продавливания через специализированную маску (трафарет). После чего производится сушка контактной сетки в инфракрасной печи. Недостатками данного метода являются необходимость сушки контактной сетки (для ускорения процесса затвердевания пасты) и низкая адгезия элементов контактной сетки к поверхности пластины. В результате низкой адгезии нельзя получить высокое качество коммутации ячеек фотоэлектрических преобразователей при пайке. Решение проблемы пайки нанесенной трафаретной печатью контактной сетки можно решить путем высокотемпературного отжига и использования металлокерамических соединений. Однако, в связи с высокими температурами, этот способ недопустим для солнечных модулей на основе гетероперехода.
Так же имеет место распространение такого метода нанесения контактной сетки, как электрохимическое осаждение металлов из растворов солей (см., например, [4] патент РФ №2417481, МПК H01L 31/042, опубл. 27.04.2011; [5] патент США №8722142, МПК C23C 18/14, опубл. 13.05.2014; [6] заявка на патент Китая №102296344, МПК C25D 17/10, опубл. 28.12.2011). Для этого на поверхности пластины формируется маска, по которой будет протекать электролиз. После чего ячейки ФЭП помещаются в электролит и производится процесс электролиза, за счет чего осаждается металл. При этом процесс осаждения ограничен током, пропускаемым через ячейку ФЭП, и скоростью осаждения. Данным способом можно получить контактную сетку с высокими показателями прочности и проводимости. Тем не менее, данный метод обладает недостатками. Так как толщина контактной сетки составляет порядка 20 микрон и более, а плотность тока ограничена (большие плотности тока могут повредить структуру ячейки ФЭП и вывести ее из строя), процесс электролиза занимает довольно длительное время. При этом электролит представляет собой агрессивную химическую среду, способную повредить тонкие слои ячейки ФЭП. Решение проблемы пайки метод электрохимического осаждения не гарантирует.
Наиболее близким аналогом заявленного изобретения, взятого за прототип, является фотоэлектрический преобразователь и способ его изготовления (см. [7] патент РФ №2417481, МПК H01L 31/042, опубл. 27.04.2011). Способ изготовления полупроводникового фотопреобразователя включает химическое травление и очистку поверхности базовой области, нанесение широкозонных n+ или (p+) слоев, легированных донорной и акцепторной примесями, нанесение контактов в форме сетки и создание на поверхности базовой области пассивирующей, антиотражающей пленки, широкозонные слои наносят толщиной более 0,2 мкм, покрывают эти слои металлическими контактами из алюминия, меди или никеля, формируют контактную сетку, в промежутках контактной сетки химическим путем травят поверхность до базовой области, наносят пассивирующую просветляющую пленку, например, на основе нитрида кремния, легированного водородом, и наносят прозрачную защитную пленку, например двуокись кремния.
Недостатком прототипа является применение гальванического осаждения, которое занимает значительно большое время, и при этом элементы находятся в агрессивной химической среде, повышает риск повреждения структуры ФЭП, необходимость дополнительного травления. При этом формирование контактной сетки подразумевает нанесение резиста на поверхность металла с использованием импринт литографии, что подразумевает наличие дополнительных операций по нанесению и снятию резиста, что также усложняет процесс формирования контактной сетки.
Сущность изобретения
Задачей заявленного изобретения является получение прочного механического соединения с низким контактным сопротивлением, без применения высокотемпературных процессов.
Техническим результатом является повышение прочности механического соединения при коммутации отдельных фотоэлектрических преобразователей в единую цепь, повышение надежности соединения, снижение контактного сопротивления, повышение срока эксплуатации фотоэлектрического преобразователя, ускорение процесса нанесения контактной сетки. Материалы, из которых изготовлена контактная сетка, позволяют осуществлять к ним пайку без дополнительной подготовки, т.к. выполнены из припоя.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается за счет контактной сетки гетеропереходного фотоэлектрического преобразователя на основе кремния, содержащей поперечные элементы сетки или поперечные и продольные элементы сетки, выполненные из металла, при этом элементы сетки состоят из антидиффузионного подслоя и слоя низкотемпературного припоя. Антидиффузионный подслой выполнен из никеля или его сплавов. Причем между антидиффузионным подслоем и слоем низкотемпературного припоя может быть расположен промежуточный слой, выполненный на основе серебра (Ag), или меди (Cu), или олова (Sn).
Технический результат также достигается за счет способа получения контактной сетки гетеропереходного фотоэлектрического преобразователя на основе кремния, включающего нанесение на поверхность фотоэлектрического преобразователя антидиффузионного подслоя методом магнетронного распыления с применением масок и нанесение слоя низкотемпературного припоя из расплава. При наличии диэлектрического защитного слоя на поверхности фотоэлектрического преобразователя выполняют скрайбирование (нарезание рисок) диэлектрического защитного слоя, для вскрытия окон, с последующим электролитическим осаждением антидиффузионного подслоя, и нанесение слоя низкотемпературного припоя из расплава. На антидиффузионный подслой наносят промежуточный слой, для улучшения процесса нанесения слоя низкотемпературного припоя, тем же методом, что и антидиффузионный подслой.
Краткое описание чертежей
Фигура 1. Контактная сетка без продольных элементов.
Фигура 2. Контактная сетка с тонкими продольными элементами.
Фигура 3. Контактная сетка с зигзагообразными продольными элементами.
Фигура 4. Контактная сетка с широкими продольными элементами.
Фигура 5. Схематическое изображение структуры контактной сетки, получаемой методом нанесения из расплава с подслоем и слоем, нанесенными методом электролиза
Фигура 6. Схематическое изображение структуры контактной сетки, получаемой методом нанесения из расплава с подслоем и слоем, нанесенными методом магнетронного распыления с применением маски.
На фигурах обозначены следующие позиции:
1 - фотоэлектрический преобразователь; 2 - поперечные элементы контактной сетки; 3 - продольные элементы контактной сетки; 4 - верхняя часть кремниевой пластины со сформированной структурой фотопреобразователя; 5 - слой прозрачного проводящего оксида (индий-оловянного оксида или оксида цинка); 6 - диэлектрический слой (оксид кремния, нитрид кремния, диэлектрические полимерные соединения); 7 - подслой никеля или сплавов никеля; 8 - слой промежуточный слой (Ag, Cu, Sn или их сплавы); 9 - припой (нанесенный из расплава).
Осуществление изобретения
Для решения проблем и недостатков аналогов предложено заявленное изобретение, заключающееся в формировании контактной сетки из расплава металлических сплавов, применяемых для низкотемпературной пайки. Примеры структуры такой контактной сетки приведены на фигурах 5 и 6. На кремниевую пластину со сформированной структурой фотопреобразователя нанесен слой прозрачного проводящего оксида, например индий-оловянного оксида (ITO) или оксида цинка (ZnO). На проводящий оксид нанесена контактная сетка, которая состоит из обязательного антидиффузионного подслоя на основе никеля или его сплавов и слоя низкотемпературного припоя, нанесенного из расплава.
Антидиффузионный слой обеспечивает адгезию контактной сетки к поверхности ФЭП. В частности, в случае если антидиффузионный слой не нанесен, затруднительно сформировать контактную сетку на поверхности индий-оловянного оксида из материала припоя. В качестве материала антидиффузионного слоя не могут использоваться любые металлы, в связи с тем что толщина данного слой составляет сотни нанометров. В связи с этим в процессе нанесения низкотемпературного припоя может происходит растворение слоя в припое в результате диффузии материалов друг в друга. Данный эффект, в частности, наблюдался на серебряных и медных сплавах, температура плавления которых значительно превышал температуру процесса. Использование никеля или его сплавов исключало данную проблему.
Однако для формирования полноценной контактной сетки недостаточно толщин металла в несколько сотен нанометров, необходимо формирование более толстых слоев. При применении для этих целей тех же процессов, что и формирование антидиффузионного слоя, процессы могут занимать значительное время, увеличивать расход материалов, негативно воздействовать агрессивной средой на структуру ФЭП. Для исключения данных негативных факторов предлагается утолщать элементы контактной сетки за счет нанесения материала припоя из расплава, например, методом волновой пайки.
Для улучшения процесса нанесения низкотемпературного припоя и во избежание образования оксида на поверхности антидиффузионного подслоя при нанесении припоя, между антидиффузионным подслоем и слоем низкотемпературного припоя, расположен промежуточный слой, выполненный на основе серебра (Ag), или меди (Cu), или олова (Sn).
Слой низкотемпературного припоя представляет из себя сплавы с низкой температурой плавления (ниже 200°C), такие как:
- Висмут, таллий;
- Олово, цинк;
- Висмут, свинец, таллий;
- Олово, свинец;
- Кадмий, олово;
- Висмут, свинец, олово;
- Висмут, кадмий;
- Висмут, свинец;
- Висмут, олово, цинк;
- Олово, индий;
- Висмут, олово, кадмий;
- Висмут, индий, олово;
- и пр.
В случае использования данной технологии для производства солнечных модулей из классических фотоэлектрических преобразователей (для который применение высоких температур не является критичным) могут быть применены сплавы с температурой плавления выше 200°C.
Пример 1.
Формирование структуры, представленной на фигуре 5, происходит по следующим этапам:
1. На поверхность ячейки ФЭП, с нанесенными слоями прозрачного проводящего оксида 5 наносится тонкий слой диэлектрического покрытия 6. В качестве диэлектрического покрытия может быть нанесен оксид или нитрид кремния, нанесенный методом плазмохимического осаждения из газовой фазы, или другие пленки, полученные любыми способами (например, полимерные, нанесенные методом центрифугирования).
2. С помощью лазерного скрайбирования производится вскрытие окон в диэлектрическом покрытии 6, открываются «окна» (технологические отверстия). Лазерное скрайбирование может быть заменено механическим скрайбированием.
3. Проводится процесс электролитического осаждения металлического антидиффузионного подслоя 7. За счет наличия диэлектрического слоя рост металла путем электролиза будет происходить только в областях «окон». В качестве металла используется никель или никелевые сплавы. Никель и его сплавы обладают высокой адгезией к кремнию и высокой температурой плавления, что позволяет впоследствии утолщать контактную сетку нанесением металлов из расплава. Так как для формирования подслоя необходима толщина всего около 100 нм, то продолжительность нахождения ячейки ФЭП в электролите минимизируется.
4. Так же методом электролиза наносится промежуточный слой 8 серебра, или меди, или олова, или их сплавов (в том числе возможны сплавы с другими металлами). Данный слой не является обязательным и направлен на защиту слоя никеля от окисления, затрудняющего нанесение металлов из расплава. В случае если промежуточной слой не используется, может потребоваться использование флюсов.
5. Из расплава наносится слой низкотемпературного припоя 9. Нанесение можно осуществить путем погружения ФЭП в расплав.
Пример 2.
Формирование структуры, представленной на фигуре 6, происходит согласно следующим этапам:
1. На поверхность ячейки ФЭП, с нанесенными слоями прозрачного проводящего оксида 5, методом магнетронного распыления наносится подслой 7 никеля или сплавов никеля. Для локализации нанесения металла на поверхность ячейки ФЭП, согласно необходимой схемы контактной ячейки, могут быть использованы маски.
2. Методом магнетронного распыления наносится промежуточный слой 8 серебра, или меди, или олова, или их сплавов (в том числе возможны сплавы с другими металлами). Данный подслой не является обязательным и направлен на защиту слоя никеля от окисления, затрудняющего нанесение металлов из расплава. В случае если промежуточной слой не используется, может потребоваться использование флюсов.
3. Из расплава наносится легкоплавкий сплав 9. Нанесение можно осуществить путем погружения ФЭП в расплав.
Антидиффузионный слой обеспечивает адгезию контактной сетки к поверхности ФЭП. В частности, в случае если антидиффузионный слой не нанесен, затруднительно сформировать контактную сетку на поверхности индий-оловянного оксида из материала припоя. В качестве материала антидиффузионного слоя не могут использоваться любые металлы, в связи с тем что толщина данного слой составляет сотни нанометров. В связи с этим в процессе нанесения низкотемпературного припоя может происходить растворение слоя в припое в результате диффузии материалов друг в друга. Данный эффект, в частности, наблюдался на серебряных и медных сплавах, температура плавления которых значительно превышала температуру процесса. Использование никеля или его сплавов исключало данную проблему.
Однако, для формирования полноценной контактной сетки, недостаточно толщин металла в несколько сотен нанометров, необходимо формирование более толстых слоев. При применении для этих целей тех же процессов, что и формирование антидиффузионного слоя, процессы могут занимать значительное время, увеличивать расход материалов, негативно воздействовать агрессивной средой на структуру ФЭП. Для исключения данных негативных факторов предлагается утолщать элементы контактной сетки за счет нанесения материала припоя из расплава, например, методом волновой пайки. Кроме того, процесс нанесения материала из расплава является очень быстрым, что в значительной мере ускоряет процесс нанесения контактной сетки. Также полученная контактная сетка обладает рядом преимуществ, таких как повышенная механическая прочность, по сравнению с классической сеткой нанесенной трафаретной печати, в связи с высокой адгезией никеля и его сплавов и отсутствием пор. Также такая контактная сетка позволяет получить качественный электрический контакт. Повышение механической прочности и качества электрического контакта повышают срок эксплуатации солнечных модулей.
Для улучшения процесса нанесения низкотемпературного припоя и во избежание образования оксида на поверхности антидиффузионного подслоя при нанесении припоя, между антидиффузионным подслоем и слоем низкотемпературного припоя, расположен промежуточный слой, выполненный на основе серебра (Ag), или меди (Cu), или олова (Sn).
Claims (6)
1. Контактная сетка гетеропереходного фотоэлектрического преобразователя на основе кремния, содержащая поперечные (2) элементы сетки или поперечные (2) и продольные (3) элементы сетки, выполненные из металла, отличающаяся тем, что элементы сетки состоят из антидиффузионного подслоя (7) и слоя низкотемпературного припоя (9).
2. Контактная сетка по п. 1, отличающаяся тем, что антидиффузионный подслой выполнен из никеля или его сплавов.
3. Контактная сетка по п. 1, отличающаяся тем, что между антидиффузионным подслоем (7) и слоем низкотемпературного припоя (9) расположен промежуточный слой (8), выполненный на основе серебра (Ag), или меди (Cu), или олова (Sn).
4. Способ получения контактной сетки гетеропереходного фотоэлектрического преобразователя на основе кремния, включающий нанесение на поверхность фотоэлектрического преобразователя антидиффузионного подслоя методом магнетронного распыления с применением масок и нанесение слоя низкотемпературного припоя из расплава.
5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что при наличии диэлектрического защитного слоя на поверхности фотоэлектрического преобразователя выполняют скрайбирование (нарезание рисок) диэлектрического защитного слоя, для вскрытия окон, с последующим электролитическим осаждением антидиффузионного подслоя, и нанесение слоя низкотемпературного припоя из расплава.
6. Способ по п. 4 или 5, отличающийся тем, что на антидиффузионный подслой наносят промежуточный слой, для улучшения процесса нанесения слоя низкотемпературного припоя, тем же методом, что и антидиффузионный подслой.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016137003A RU2624990C1 (ru) | 2016-09-15 | 2016-09-15 | Контактная сетка гетеропереходного фотоэлектрического преобразователя на основе кремния и способ ее изготовления |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016137003A RU2624990C1 (ru) | 2016-09-15 | 2016-09-15 | Контактная сетка гетеропереходного фотоэлектрического преобразователя на основе кремния и способ ее изготовления |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2624990C1 true RU2624990C1 (ru) | 2017-07-11 |
Family
ID=59495400
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016137003A RU2624990C1 (ru) | 2016-09-15 | 2016-09-15 | Контактная сетка гетеропереходного фотоэлектрического преобразователя на основе кремния и способ ее изготовления |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2624990C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2687999C1 (ru) * | 2018-08-27 | 2019-05-17 | Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина" (АО "ОНПП "Технология" им. А.Г. Ромашина") | Способ нанесения токоподводящих шинок на токопроводящую поверхность полимерного стекла |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4398055A (en) * | 1981-08-21 | 1983-08-09 | Ijaz Lubna R | Radiant energy converter having sputtered CdSiAs2 absorber |
| RU2417481C2 (ru) * | 2009-02-13 | 2011-04-27 | Российская Академия сельскохозяйственных наук Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ РОССЕЛЬХОЗАКАДЕМИИ) | Фотоэлектрический преобразователь (варианты) и способ его изготовления (варианты) |
| RU2428766C1 (ru) * | 2010-05-24 | 2011-09-10 | Учреждение Российской академии наук Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН | Способ формирования контакта для наногетероструктуры фотоэлектрического преобразователя на основе арсенида галлия |
| US20150270411A1 (en) * | 2009-11-12 | 2015-09-24 | Silevo, Inc. | Aluminum grid as backside conductor on epitaxial silicon thin film solar cells |
| US20160126406A1 (en) * | 2013-05-21 | 2016-05-05 | Kaneka Corporation | Solar cell, solar cell module, method for manufacturing solar cell, and method for manufacturing solar cell module |
-
2016
- 2016-09-15 RU RU2016137003A patent/RU2624990C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4398055A (en) * | 1981-08-21 | 1983-08-09 | Ijaz Lubna R | Radiant energy converter having sputtered CdSiAs2 absorber |
| RU2417481C2 (ru) * | 2009-02-13 | 2011-04-27 | Российская Академия сельскохозяйственных наук Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ РОССЕЛЬХОЗАКАДЕМИИ) | Фотоэлектрический преобразователь (варианты) и способ его изготовления (варианты) |
| US20150270411A1 (en) * | 2009-11-12 | 2015-09-24 | Silevo, Inc. | Aluminum grid as backside conductor on epitaxial silicon thin film solar cells |
| RU2428766C1 (ru) * | 2010-05-24 | 2011-09-10 | Учреждение Российской академии наук Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН | Способ формирования контакта для наногетероструктуры фотоэлектрического преобразователя на основе арсенида галлия |
| US20160126406A1 (en) * | 2013-05-21 | 2016-05-05 | Kaneka Corporation | Solar cell, solar cell module, method for manufacturing solar cell, and method for manufacturing solar cell module |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2687999C1 (ru) * | 2018-08-27 | 2019-05-17 | Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина" (АО "ОНПП "Технология" им. А.Г. Ромашина") | Способ нанесения токоподводящих шинок на токопроводящую поверхность полимерного стекла |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9812594B2 (en) | Solar cell and method of manufacture thereof, and solar cell module | |
| EP2381486B1 (en) | Method for forming back contact electrodes for cadmium telluride photovoltaic cells | |
| US20140209166A1 (en) | Method for producing monocrystalline n-silicon solar cells, as well as a solar cell produced according to such a method | |
| CN1682378A (zh) | 太阳能电池及其制造方法 | |
| KR20110123663A (ko) | 솔루션 기반의 프로세스에 의한 광전지 그리드 스택 방법 및 구조 | |
| WO2014209617A1 (en) | Formation of metal structures in solar cells | |
| TWI630726B (zh) | Solar cell, solar cell module, method of manufacturing solar cell, and method of manufacturing solar cell module | |
| JP2012517690A (ja) | シリコン太陽電池 | |
| CN106356418B (zh) | 一种硅基异质结电池片及其TiNx阻挡层的制备方法 | |
| CN102246319A (zh) | 太阳能电池用电极制造方法、利用上述电极的太阳能电池用基板及太阳能电池 | |
| CN117393646A (zh) | 一种光伏电池电极的制作方法 | |
| KR20130042204A (ko) | 태양광 발전장치 및 이의 제조방법 | |
| KR20120057578A (ko) | 알루미늄 기재, 그 알루미늄 기재를 사용한 절연층을 갖는 금속 기판, 반도체 소자 및 태양전지 | |
| JP2014502592A (ja) | Ｉ−ｉｉｉ−ｖｉ２材料層とモリブデン基板間の改良された界面 | |
| KR20080009346A (ko) | 태양전지 버퍼층의 제조방법 | |
| KR101534941B1 (ko) | 도전성 전극패턴의 형성방법 및 이를 포함하는 태양전지의 제조방법 | |
| CN114744073A (zh) | 实现太阳能电池金属化的方法及晶硅太阳能电池 | |
| CN109155341B (zh) | 太阳能电池制造方法、用该方法制造的太阳能电池和衬底座 | |
| US20130180566A1 (en) | Device for generating photovoltaic power and method for manufacturing same | |
| RU2624990C1 (ru) | Контактная сетка гетеропереходного фотоэлектрического преобразователя на основе кремния и способ ее изготовления | |
| US20150027527A1 (en) | Solar Cell and Process for Producing a Solar Cell | |
| CN111769165A (zh) | 一种柔性cigs太阳能电池的电极及制作方法 | |
| JP4124313B2 (ja) | 集積型光起電力装置及びその製造方法 | |
| CN108039378A (zh) | 太阳能电池上电极的制备方法 | |
| CN116864581A (zh) | 一种异质结太阳电池金属电极制备方法 |