TOPCon 전극 준비에 적외선 벨트 퍼니스를 사용하는 주요 공정 목표는 은 페이스트 내의 유기 성분을 신속하게 분해하고 동시에 유리 프릿을 용융시켜 실리콘 표면을 습윤시키는 것입니다. 이 특정 열처리는 은 입자의 초기 소결을 달성하여 후속 접점 최적화를 위한 물리적 기반 역할을 하는 예비 계면을 생성하도록 설계되었습니다.
적외선 벨트 퍼니스는 독립적인 마무리 단계라기보다는 중요한 준비 단계 역할을 합니다. 이는 레이저 강화 접점 최적화(LECO)를 가능하게 하는 데 필요한 유리층 계면과 은 소결 상태를 설정하여 고효율 성능을 위해 셀을 준비합니다.
고속 가열의 메커니즘
유기물 분해
퍼니스의 첫 번째 중요한 기능은 비금속 성분을 제거하는 것입니다.
금속화에 사용되는 은 페이스트에는 유기 바인더와 용매가 포함되어 있습니다. 퍼니스는 고속 가열 공정을 사용하여 이러한 유기물을 효율적으로 기화 및 분해합니다. 이를 통해 활성 전도성 물질만 남아 전극을 형성하게 됩니다.
유리 프릿 용융
동시에 퍼니스는 페이스트에 포함된 유리 프릿을 용융시키기에 충분한 온도에 도달해야 합니다.
용융된 후 이 유리 프릿은 운반 매체 역할을 합니다. 이 단계에서의 주요 역할은 실리콘 표면을 효과적으로 습윤시키는 것입니다. 이 습윤 작용은 금속 전극과 실리콘 웨이퍼 사이에 전기적 연결을 설정하는 전구체입니다.
접점 기반 생성
초기 은 소결
페이스트 세척 및 유리 용융 외에도 퍼니스는 금속의 초기 밀집화를 유도합니다.
열 프로파일은 은 입자가 소결되기 시작하게 하여-서로 결합하여 응집된 전도 경로를 형성합니다. 이는 그리드 핑거를 통한 전류 전달에 필요한 구조적 무결성을 생성합니다.
레이저 최적화(LECO) 준비
현대 TOPCon 공정에서 퍼니스는 접점 형성을 위한 최종 단계가 아닌 경우가 많습니다.
여기서의 구체적인 목표는 예비 유리층 계면을 형성하는 것입니다. 퍼니스는 수동층을 손상시키는 방식으로 완전히 소성하지 않고 이 층을 형성함으로써, 레이저 강화 접점 최적화(LECO) 기술이 후속적으로 저항 접점을 최종적으로 완성하는 데 필요한 "물리적 기반"을 제공합니다.
장단점 이해
과소결 위험
열은 필요하지만 과도한 열 노출은 주요 고장 모드입니다.
온도 프로파일이 너무 공격적이거나 컨베이어 속도가 너무 느리면 공정이 "과소결"될 위험이 있습니다. 이는 금속 페이스트가 실리콘 구조로 너무 깊거나 공격적으로 침투할 때 발생합니다.
접합 파괴 위험
과소결은 접합 파괴로 직접 이어집니다.
보조 데이터에 따르면 유리 프릿이 수동층을 제어되지 않게 침투하면 고농도 실리콘 영역이나 하부 접합이 손상될 수 있습니다. 따라서 적절한 습윤과 셀의 전압 생성 능력 파괴 사이의 균형을 맞추기 위해 온도 프로파일의 정밀한 제어가 필수적입니다.
귀하의 공정에 적합한 선택
특정 통합 전략에 따라 퍼니스 매개변수에 대한 초점이 달라집니다.
- LECO 통합이 주요 초점인 경우: 우수한 유리 습윤 및 유기물 제거를 달성하지만 깊은 침투에는 이르지 않아 레이저가 주요 작업을 수행하도록 하는 프로파일을 우선시하십시오.
- 공정 안정성이 주요 초점인 경우: 접합 손상이나 불일치 소결을 초래하는 열 스파이크를 방지하기 위해 컨베이어 속도와 온도 구역이 보정되었는지 확인하십시오.
적외선 벨트 퍼니스의 성공은 재료 준비와 하부 실리콘 구조의 엄격한 보호 사이의 균형을 맞추면서 정밀한 열 기반을 제공하는 능력에 있습니다.
요약 표:
| 공정 목표 | 주요 작업 | 태양전지 성능에 미치는 영향 |
|---|---|---|
| 유기물 제거 | 바인더 및 용매의 신속한 분해 | 고순도 전도성 은 접점 보장 |
| 유리 프릿 용융 | 실리콘 표면 습윤 | 전기 접점을 위한 운반 매체 설정 |
| 초기 소결 | 은 입자의 밀집화 | 전도 경로에 대한 구조적 무결성 생성 |
| LECO 준비 | 예비 유리 계면 형성 | 레이저 강화 최적화를 위한 기반 제공 |
| 열 제어 | 접합 파괴 방지 | 과소결 손상으로부터 수동층 보호 |
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시각적 가이드
참고문헌
- Johannes Greulich, Stefan Rein. Microstructure Analysis of Current‐Fired Contacts on TOPCon Layers. DOI: 10.1002/solr.202500197
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