고속 열처리(RTP) 및 연속 소결로는 실리콘 태양전지 제조에서 중요한 "소성" 엔진 역할을 합니다. 이들은 웨이퍼를 정밀하고 고속의 가열 및 냉각 주기에 노출시켜 인쇄된 전도성 페이스트를 기능성 전극으로 변환합니다. 이 열 공정은 페이스트 구성 요소가 절연 표면층을 관통하여 셀에서 전력을 추출하는 데 필요한 전기적 연결을 설정하도록 합니다.
핵심 요점 이러한 로의 주요 기능은 유리 분말 "관통"을 가능하게 하여 금속 전극과 실리콘 사이에 안정적인 저저항(옴) 접촉을 생성하는 것입니다. 고속 열 주기를 활용함으로써 이 공정은 벌크 실리콘을 과열하지 않고 이 접촉을 설정하여 셀의 장기 효율을 저하시킬 수 있는 불순물 확산을 방지합니다.
전극 형성 메커니즘
패시베이션 층 관통
현대 실리콘 태양전지는 전기 절연체 역할을 하는 패시베이션 층(종종 질화규소)으로 코팅되어 있습니다. 전류를 추출하려면 금속 전극이 이 층을 통과해야 합니다.
유리 분말의 역할
전도성 페이스트에는 유리 분말(분말 유리)이 포함되어 있습니다. RTP 로의 빠른 가열 하에서 이 유리는 녹아서 아래의 패시베이션 층을 효과적으로 녹이거나 "식각"합니다.
옴 접촉 설정
패시베이션 층이 통과되면 페이스트의 금속(일반적으로 은 또는 알루미늄)이 실리콘 이미터와 직접 접촉하게 됩니다. 이는 안정적인 옴 접촉을 생성하여 전하 캐리어가 반도체에서 금속 그리드 라인으로 자유롭게 흐르도록 합니다.
실리콘 품질 보존
2차 오염 방지
민감한 재료, 특히 업그레이드된 야금 등급(UMG) 실리콘의 경우 고온에 장시간 노출되는 것은 위험합니다. 불순물을 활성화시키거나 셀의 활성 영역으로 확산시킬 수 있습니다.
고속 주기의 중요성
RTP 로는 최적화된 짧은 시간의 가열 프로파일을 사용하여 이 위험을 완화합니다. 빠른 냉각 단계도 마찬가지로 중요합니다.
장기 안정성 보장
열 예산을 제한함으로써 로는 이러한 내부 불순물로부터의 "2차 오염"을 방지합니다. 벌크 품질의 이러한 보존은 최종 태양광 모듈의 장기적인 안정성과 작동 수명을 보장합니다.
절충점 이해
열 공정 창
과소 소성과 과다 소성 사이에는 섬세한 균형이 있습니다.
과소 소성 위험
온도가 너무 낮거나 시간이 너무 짧으면 유리 분말이 패시베이션 층을 완전히 관통하지 못합니다. 이는 높은 접촉 저항과 낮은 셀 효율로 이어집니다.
과다 소성 위험
반대로 과도한 열이나 시간은 금속이 실리콘으로 너무 깊이 파고들어 접합부를 단락시킬 수 있습니다. 또한 UMG 실리콘에서 언급했듯이 과도한 열은 불순물을 방출하여 벌크 캐리어 수명을 저하시킵니다.
목표에 맞는 올바른 선택
최적의 전극 형성을 달성하려면 페이스트의 특정 화학 성분과 실리콘의 품질에 맞게 로 프로파일을 조정해야 합니다.
- 전기 효율이 주요 초점이라면: 유리 분말이 패시베이션 층을 완전히 관통하여 접촉 저항을 최소화하도록 최고 소성 온도를 우선시하세요.
- 재료 수명(특히 UMG 실리콘)이 주요 초점이라면: 불순물 활성화 및 2차 오염을 방지하기 위해 냉각 속도를 최대화하고 최고 유지 시간을 최소화하는 데 집중하세요.
궁극적인 목표는 아래의 실리콘 무결성을 손상시키지 않고 표면에 견고한 전기 고속도로를 구축하는 것입니다.
요약 표:
| 공정 특징 | 기능적 역할 | 태양전지에 미치는 영향 |
|---|---|---|
| 유리 분말 식각 | SiN 패시베이션 층 관통 | 실리콘 이미터에 대한 전기적 접근 설정 |
| 고속 열 주기 | 열 예산 최소화 | 불순물 확산 및 2차 오염 방지 |
| 옴 접촉 형성 | 금속 페이스트와 실리콘 접합 | 저저항 전류 추출 가능 |
| 제어된 냉각 | 빠른 온도 감소 | 벌크 캐리어 수명 및 재료 안정성 보존 |
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시각적 가이드
참고문헌
- Production of upgraded metallurgical-grade silicon for a low-cost, high-efficiency, and reliable PV technology. DOI: 10.3389/fphot.2024.1331030
이 문서는 다음의 기술 정보도 기반으로 합니다 Kintek Furnace 지식 베이스 .
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