Optimization of metalization in crystalline silicon solar cells
Kristal silisyum tabanlı güneş gözelerinin metalizasyon optimizasyonu
- Tez No: 313748
- Danışmanlar: PROF. DR. RAŞİT TURAN, YRD. DOÇ. DR. HÜSNÜ EMRAH ÜNALAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2012
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 122
Özet
Kristal Silisyum tabanlı güneş gözelerinin üretimi aşındırma, katkılama,tavlama, silisyum nitrat kaplama, metal kontak atma ve yakma gibi birçokfiziksel ve kimyasal işlemlerden oluşur. Bu işlemler arasından metalizasyon,gözenin enerji çevrim performansı açısından büyük önem taşımaktadır.Atılan metallerin kalitesi ve üzerine altlık ile arasında oluşan elektriksel temasyüzeyinin kalitesi göze tarafından üretilen enerji miktarı üzerinde oldukçaetkindir. Yüksek performansa sahip bir güneş gözesi yapılabilmesi için tümbu metal kontakların elektriksel dirençleri, kontak dirençleri, kalınlıkları, atılanelektrotların en ve boyları dikkatli bir şekilde optimize edilmelidir.Bu tez çalışmasında, Güneş Enerjisi Araştırma ve Uygulama (GÜNAM)laboratuarlarında kristal silisyum güneş gözelerinin metalizasyon işlemlerioptimize edilmiştir. Bu çalışmada metalizasyon yöntemlerinden endüstride ensık kullanılan serigrafi (elek baskı) yöntemi kullanılmıştır. Yapılan ilk deneylerdışındaki tüm optimizasyon çalışmalarında endüstriyel boyut olan 6 inç(156x156 mm) ebatlarındaki silisyum dilimler kullanılmıştır.Serigrafi yöntemi genel olarak ön ve arka yüzeyde 3 baskı aşamasındanoluşur ve her bir aşama rakle baskısı, rakle hızı ve maske yüksekliği gibifarklı çalışma değişkenlerini içerir. Bu optimizasyon çalışmaları kapsamındaeşzamanlı olarak yükseklik oranı, tekdüzelik, kalınlık, direnç ve gölgekayıpları gibi farklı metalizasyon işlevlerinin başarılı olması için çalışıldı.Bası optimizasyonuna müteakip olarak kurutma ve yakma işlemleri üzerineçalışmalar yapıldı. Bu çalışmalar sonucunda GUNAM laboratuarlarında%15,26 verime ulaşıldı. Ferro şirketi ile ortaklaşa yapılan deneylerneticesinde GÜNAM laboratuarlarında yapılan serigrafi işlemlerininhassasiyeti ve kalitesi karşılaştırmalı olarak kanıtlandı.Fotovoltaik Teknolojilerde arkadan kontaklı güneş gözeleri, gömülü kontaklıgüneş gözeleri, metal delikli güneş gözeleri ve seçici yayıcı güneş gözelerigeliştirilmiş metalizasyon temelli göze tasarımlarıdır. Bu çalışmanın devamıolarak verim artışı sağlamak üzere bu tip yenilikçi tasarımların deneyselolarak çalışılması gerekmektedir.
Özet (Çeviri)
Production steps of crystalline silicon solar cells include several physical andchemical processes like etching, doping, annealing, nitride coating,metallization and firing of the metal contacts. Among these processes, themetallization plays a crucial role in the energy conversion performance of thecell. The quality of the metal layers used on the back and the front surface ofthe cell and the quality of the electrical contact they form with the underlyingsubstrate have a detrimental effect on the amount of the power generated bythe cell. All aspects of the metal layer, such as electrical resistivity, contactresistance, thickness, height and width of the finger layers need to beoptimized very carefully for a successful solar cell operation.In this thesis, metallization steps within the crystalline silicon solar cellproduction were studied in the laboratories of Center for Solar EnergyResearch and Application (GÜNAM). Screen Printing method, which is themost common metallization technique in the industry, was used for the metallayer formation. With the exception of the initial experiments, 6? wafers, whichare the industry standard today, were used throughout this work.Typically, screen printing method includes 3 different printing steps on bothrear and front surfaces with operating parameters such as squeegeepressure, squeegee speed and snap off. In this study, we have concurrentlystudied multiple parameters that would affect the metal functionality likeaspect ratio, uniformity, thickness, resistance and shadow losses. We alsostudied the back surface field formation by the aluminum diffusion on theback side of the cell.Subsequent to the printing optimization, drying and firing steps of themetallization were also studied. The improvement in the metallization alonehas led to an increase in the efficiency of the cell and a photon conversionefficiency of 15.26 % was obtained. Quality control studies conducted withFerro GmbH proved the accuracy and the efficiency of the screen printingprocess carried out at GUNAM. With the improvements in other processeslike laser edge isolation, we have reached to an efficiency value of 17 % atGÜNAM LaboratoriesRecent advances in PV technologies are based on new cell designs such asback contact solar cells, buried contact solar cells, metallization through solarcells and selective emitter solar cells. All these new technologies employ newmetallization schemes that enhance the cell performance. These new celldesigns and other new innovative approaches will be the subject of our futurestudies.
Benzer Tezler
- Optimization of fabrication steps for n-type c-Si solar cells
N-tipi kristal silisyum güneş gözesi üretimi için fabrikasyon basamaklarının optimizasyonu
EFE ORHAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
EnerjiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSNÜ EMRAH ÜNALAN
PROF. DR. RAŞİT TURAN
- Electrical properties and device applications of atomic layer deposited ZnO and GaN thin films
Atomik katman kaplama metoduyla büyütülen ZnO ve GaN ince filmlerin elektriksel özellikleri ve aygıt uygulamaları
SAMİ BOLAT
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ALİ KEMAL OKYAY
- PERC kaplama metalizasyonu için nikel tohum katmanının optimizasyonu
Optimization of nickel seed layer for PERC plating metallization
MELİSA KORKMAZ ARSLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
EnerjiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RAŞİT TURAN
DOÇ. DR. HÜSNÜ EMRAH ÜNALAN
- Küresel konumlandırma sistemi için düşük gürültülü kuvvetlendirici geliştirilmesi
Başlık çevirisi yok
İBRAHİM ONUR USLU
Doktora
Türkçe
2008
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FİLİZ GÜNEŞ
- Ligand fonksiyonlu polimer mikro küre yüzeylerine kendinden tohumlamalı elektrolizsiz kaplama yoluyla metal kaplanması
Self-seeded electroless metal plating on polymer microspheres with ligating surface groups
KÜBRA YÜKSEL
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OKAN SİRKECİOĞLU