Improving the performance of monocrystalline silicon PERC solar cells by optimizing front and rear metallization
Ön ve arka metalizasyon optimizasyonuyla tek kristal silisyum PERC güneş hücrelerinin performansını artırmak
- Tez No: 744556
- Danışmanlar: PROF. DR. RAŞİT TURAN, DOÇ. DR. SELÇUK YERCİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- 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: 107
Özet
Silisyum fotovoltaikler, toplam payın %95'inden fazlasını oluşturan güneş pili pazarına hakimdir. Silisyum güneş pillerinin üretim süreci, güneş pili dönüşüm verimliliği üzerinde önemli bir etkisi olan bazı önemli adımları içerir. Bu adımlar temel olarak yüzey tekstüre etme, difüzyon, yansıma önleyici kaplamalar ve metalizasyon olarak kategorize edilir. Bu önemli adımlar arasında metalizasyon, güneş pilinin elektriksel ve optik kayıplarının azaltılması ve kontrolü için önemli bir adımdır. Elektrik kontaklarının oluşumu, güneş pilinin ön ve arka yüzeylerindeki metal tabakalar ile sağlanır. Bu tez çalışmasında, hücre performansını iyileştirmek için pasifleştirilmiş emitör ve arka temaslı (PERC) güneş pilleri için metalizasyonun optimizasyonu incelenmiştir. PERC güneş pili için arka taraf metal temas oluşumu, hücrenin arka yüzeyinden silisyum alt tabakaya bir yol sağlayan lazer temas açma (LCO) işlemi ile güçlü bir şekilde bağlantılıdır. Bu nedenle, LCO'nun optimizasyonu, arka pasivasyon yığınından kaynaklanan kayıpları en aza indirmek için çalışmanın gerekli bir parçasıdır. Bu amaçla, farklı LCO'lar çalışılmış ve üretilen PERC güneş pillerinde arka taraf için optimum metal fraksiyonu gerçekleştirilmiştir. Arka taraftaki bu optimizasyonlar sayesinde ortalama 6 mV hücre Voc artışı elde edilir. Bu çalışmadaki metalizasyon işlemi, PERC güneş pilinin ön ve arka metal kontaklarının oluşumu için bir serigrafi yöntemine dayanmaktadır. Ön metal tasarımı tasarlamak ve simüle etmek için GriddlerPro simülasyon programı kullanılır. Daha sonra ön metal kontakların analizi detaylı bir şekilde yapılır. Bu optimizasyonlardan sonra kontak yakma adımı incelenir ve yeni geliştirilen reçete ODTÜ-GÜNAM laboratuvarlarına kazandırılır. Yeni hücre tasarımları hızla büyürken, gelecekteki hedeflerimiz bu yeni gelişmeleri yakından takip etmeyi ve hücre performansını artırabilecek yeni metalizasyon şemalarını kullanmayı içerecektir.
Özet (Çeviri)
Silicon photovoltaics dominates the solar cell market, accounting for over 95% of the total share. The fabrication process of silicon solar cells includes some crucial steps that have a significant impact on solar cell conversion efficiency. These steps are mainly categorized as surface texturization, diffusion, antireflective coatings, and metallization. Among these crucial steps, metallization is a key step for the reduction and control of the electrical and optical losses of the solar cell. The formation of the electrical contacts is achieved by the metal layers on the front and back surfaces of the solar cell. In this M.Sc. thesis, optimization of the metallization is studied for passivated emitter and rear contact (PERC) solar cells to improve cell performance. Rear side metal contact formation for the PERC solar cell is strongly linked with the laser contact opening (LCO) process which provides a path from the rear surface of the cell to the silicon substrate. Therefore, optimization of LCO is a necessary part of the study to minimize the losses from the rear passivation stack. With this aim, different LCOs are studied and the optimum metal fraction for the rear side is performed on the fabricated PERC solar cells. An average of 6 mV cell Voc increase is gained thanks to these optimizations on the rear side. The metallization process in this study is based on a screen-printing method for the formation of front and rear metal contacts of the PERC solar cell. A GriddlerPro simulation program is utilized to design and simulate the front metal design. Then, the analysis of front metal contacts is done thoroughly. After these optimizations, the fast-firing step is studied and a newly developed recipe is brought to the ODTÜ-GÜNAM laboratories. While new cell designs are rapidly growing, our future goals will include following these new advances closely and employing new metallization schemes that can enhance cell performance.
Benzer Tezler
- Comparative investigation for PV modules performance equipped with a back surface cooling system
Arka yüzey soğutma sistemi ile donatılan PV modüllerin performansının karşılaştırmalı incelenmesi
AHMED AL-JUMAILI
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Makine MühendisliğiAltınbaş ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ YASER ALAIWI
- An experimental study of improving the performance of photovoltaic solar module using upper and lower water cooling: A case study of Iraq
Üst ve alt su soğutma kullanılarak fotovoltaik güneş modülünün performansının iyileştirilmesine yönelik deneysel bir çalışma: Irak örneği
AHMED KADHIM MOHAMMED AL-MAMOORI
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Makine MühendisliğiKarabük ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET BAKIRCI
- Experimental investigation of the energy and exergy performance of a hybrid solar dryer unit
Bir hibrit güneş enerjili kurutucu ünitesinin enerji ve ekserji performansının deneysel incelenmesi
MOAMIN MUWAFAQ DHANNOON
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
EnerjiKarabük ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SELÇUK SELİMLİ
- Enhancing photovoltaic system performance through NARX-LSTM forecasting and neuro-controller based MPPT techniques
NARX-LSTM tahmın ve nöro-denetleyici temelli MPPT teknikleri vasıtasıyla fotovoltaık sistem performansının artırılması
OUBAH ISMAN OKIEH
Doktora
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞAHİN SERHAT ŞEKER
- Şebekeye bağlı fotovoltaik çatı sisteminin performans analizi
Performance analysis of grid-connected photovoltaic roof system
ÖZGE ÖZCAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERCAN İZGİ