Understanding the solar cell contact formationby digital inkjet printing technique
Dijital mürekkep püskürtmeli baskı tekniği ile güneş hücresi kontak oluşumunun anlaşılması
- Tez No: 823360
- Danışmanlar: PROF. DR. ABASİFREKE U EBONG
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Fizik ve Fizik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2013
- Dil: İngilizce
- Üniversite: The University of North Caroline, Charlotte
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Uygulamalı Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 75
Özet
Güneş hücresinin materyal seçimi sonrası metalizasyonu, güneş hücresi işleme sürecinde önemli bir verim sınırlayıcı ve maliyet belirleyici adımdır. Dolayısıyla, her yüksek verim kavramı, geliştirilmiş kontakt oluşumunun gerekliliğini ele alır. Ekran baskısı ve dijital mürekkep püskürtmeli baskı dahil baskı teknolojileri, yüksek verimlilik ve uygulama kolaylığı nedeniyle ticarileştirme için kolayca tanımlanabilir. Ekran baskısı düşük maliyetli ve atmosferik bir baskı tekniğidir ancak gridline tanımında hassasiyetten yoksundur. Ancak, grid hatlarının ve yarı iletken ile grid hatları arasındaki temas direncinin kötü en-boy oranı (yükseklik/genişlik) nedeniyle daha düşük verim sağlar. Ekran baskı teknolojisinin bu sınırlamaları ve üretim maliyetini düşük tutma ihtiyacı nedeniyle, düşük maliyetli, yüksek verimliliği, yüksek çözünürlüğü ve temas gerektirmeyen özellikleri birleştiren alternatif bir desenleme tekniğine ihtiyaç vardır. Bu nedenle, dijital mürekkep püskürtmeli baskı teknolojisinin bu tüm gereksinimleri karşılayabileceği önerilmektedir. Ticari Al-BSF büyük alanlı hücreler, hem ekran basılı hem de mürekkep püskürtmeli baskı ön kontakları ile üretildi ve elektriksel çıkış parametreleri karşılaştırıldı. Mürekkep püskürtmeli hücreler için kısa devre akım yoğunluğu (JSC) ve açık devre gerilimi (VOC) ekran basılı muadilinden daha yüksekti. Ancak, mürekkep püskürtmeli hücre için dolgu faktörü (I-V eğrisinin kareliği ölçüsü) yaklaşık %1 daha düşüktü. Mürekkep püskürtmeli ve ekran basılı hücreler arasındaki %1'lik FF farkının kökenini anlamak için Suns-VOC ve mikro yapı analizleri yapıldı. 0.1-güneş'te Suns-VOC analizi ile mürekkep püskürtmeli hücre için 1.11 n faktörü, ekran basılı muadili için ise 1.04 ölçüldü, bu kontakt alanındaki daha yüksek rekombinasyonu gösterir. Bu yüksek ideallik faktörü, mürekkep püskürtmeli hücrenin optimize edilmemiş yakma işlemine ve/veya halen geliştirme aşamasında olan mürekkep bileşimine bağlanabilir. Bu, karanlıkta doygun akım yoğunluğu (JO2) değerlerinde de yansımaktadır; ekran basılı hücre için 6.2x10^-10 A/cm^2 ve mürekkep püskürtmeli muadili için 1.1x10^-8 A/cm^2. Ekran basılı hücreler optimize edilmiş durumda yakıldı, bu mürekkep püskürtmeli hücreler için söz konusu değildi. Bu nedenle, mürekkep püskürtmeli hücrelerin yakılması için optimum koşullar, final mürekkebi hazır olduğunda gelecekte incelenecektir. İki grid hattının kesitsel SEM analizleri, Ag kristalitlerin oluşumunda benzerlikler gösterdi. Ag kristalitler, Si'den akım toplama ve Ag/Si arayüzünde tünelleme yoluyla Ag grid hattının hacmine iletimden sorumludur. Dolayısıyla, Ag kristalitler benzer olduğundan, temas direnci seri dirençte ve dolayısıyla FF'deki farktan sorumlu olamaz. Bu, FF'deki farkın kontakt rekombinasyona bağlı olduğunu doğrular.
Özet (Çeviri)
Metallization of a solar cell after the material is one major efficiency-limiting and cost determining step in solar cell processing. Every high-efficiency concept, therefore, addresses the need for improved contact formation. Printing technologies, including screen printing and digital inkjet printing can easily be identified for commercialization because of the high throughput and ease of application. Screen-printing is a low-cost and atmospheric printing technique but lacks precision in the gridline definition. However, it provides lower efficiency due to higher series resistance from the poor aspect ratio (height/width) of the gridlines and the contact resistance between semiconductor and gridlines. Because of this limitations of the screen-printed technology, and the need to keep cost of production low there is need for an alternative patterning technique that combines low-cost, high-throughput, high resolution and contactless characteristics. Therefore, it is proposed that the digital inkjet printing technology can satisfy all of these requirements. The commercial Al-BSF large area cells fabricated with both screen-printed and inkjet printed front contacts were analyzed and their electrical output parameters compared. The short circuit current density (JSC) and open circuit voltage (VOC) for the inkjet-printed cells were higher than the screen-printed counterpart. However, the fill factor (measure of squareness of the I-V curve) was ~1% lower for the inkjet-printed cell. To understand the origin of the 1% difference in FF between the inkjet-printed and the screen-printed cells, the Suns-VOC and the microstructure analyses were carried out. From the Suns-VOC analysis at 0.1-sun, the n factor of 1.11 was measured for the inkjet-printed cell compared to 1.04 for the screen-printed counterpart, which indicates higher recombination in the contact area. This high ideality factor can be blamed on non-optimized firing of the inkjet cell or/and the ink composition for the inkjet that is still under development. This also reflects in the dark saturation current density (JO2) values of 6.2x10-10 A/cm2 for screen-printed cell compared to 1.1x10-8 A/cm2 for the inkjet counterpart. The screen-printed cells were fired at the optimized condition, which was not case for the inkjet-printed cells. Therefore, the optimum condition for firing the inkjet-printed cells will be investigated in the future when the final ink is ready. The cross sectional SEM analyses of the two gridlines showed similarities in the Ag crystallites formation. The Ag crystallites are responsible for current pick-up from Si and conduction to the bulk of the Ag gridline via tunneling at the Ag/Si interface. Therefore, since the Ag crystallites are similar, the contact resistance could not be responsible for the difference in series resistance and hence FF. This confirms that the difference in FF is due to the contact recombination.
Benzer Tezler
- Solution-processed thin film deposition and characterization of multinarychalcogenides: Towards highly efficient Cu2BaSn(S,Se)4 solar devices
Solüsyon yöntemiyle sentezlenmiş çok elementli kalkojenitlerin ince film kaplama ve karakterizasyonu: Yüksek verimli Cu2BaSn(S,Se)4 bazlı güneş soğuran cihazlara doğru
BETÜL TEYMUR
Doktora
İngilizce
2022
EnerjiDuke UniversityMalzeme Bilimi ve Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DAVİD B.MİTZİ
- Synthesis of TiO2 nanorods by hydrothermal method and their opto-electronic device applications
TiO2 nanoçubukların hidrotermal yöntemiyle sentezi ve opto-elektronik aygıt uygulamaları
ÖZGE GÜLLER
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAKAN KARAAĞAÇ
- Yarı iletken polimerlerden hazırlanan ince filmlerin elektriksel ve spektroskopik özelliklerinin incelenmesi ve organik güneş hücreleri
The electrical and spectroscopic properties of the prepared semiconductor thin films of polymers and organic solar cells
MEHMET SELİM AKTUNA
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ESRA ALVEROĞLU DURUCU
- Yeni nesil güneş pillerinde organik/hibrit arayüzeylerin elektronik yapısının araştırılması
Investigation of electronic structure at organic/hybrit interfaces in new generation solar cells
DUYGU AKIN KARA
Doktora
Türkçe
2019
Fizik ve Fizik MühendisliğiMuğla Sıtkı Koçman ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ GÖRKEM OYLUMLUOĞLU
PROF. DR. MAHMUT KUŞ
- Development of titanium oxide thin film as electron selective passivating contact in N-type silicon solar cells
N-tipi silikon güneş hücrelerinde elektron seçici pasivasyon temasında titanyum oksit ince filmin geliştirilmesi
NASER BEYRAGHI
Doktora
İngilizce
2024
Bilim ve TeknolojiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SELÇUK YERCİ
PROF. DR. RAŞİT TURAN