自由成形技术应用于太阳能电池喷印优化

2023-06-15 历史故事版权反馈

【摘要】：图3-50 喷印的银触点图3-51 喷印的银迹线图3-52 喷印的太阳能电图3-53 有机太阳能电池的典型结构池的汇流条和集流体有机薄膜太阳能电池中的主要结构件的喷印成形工艺过程如下：基板处理在超声波浴池中用清洁剂清洗基板30min，再用去离子水漂净，然后，用已过滤的异丙醇进行超声波处理15min，并用氧等离子体进行处理。图3-54是喷印成形的太阳能电池。

常用的太阳能电池（solar cell）为硅系（单晶硅、多晶硅和非晶硅）太阳能电池，目前大多数硅系太阳能电池都采用丝网印刷，丝网印刷工艺过程包括：①清洗硅片的表面，渗入杂质，形成p-n结；②在电池正面喷涂减反射膜，以便减少表面反射；③在电池的背面，用银铝浆料印刷两条电极导线作电极；④在电池背面采用铝浆印刷整面（除银电极外）；⑤在电池片的正面，用银浆料印刷间隔均匀的栅线（梳状电极）和两条电极；⑥电极烧结（800℃的高温工艺）。

图3-48 精工爱普生40英寸喷印有机发光显示器

图3-49 可弯曲的显示器

先进的丝网印刷技术极大地提高了太阳能电池的效率，但也存在一些不足^［20]，例如，太阳光的能量不能得到很好的利用，会形成所谓的“死层”，金属电极不能做得很窄，否则遮挡了光在硅片内的有效吸收等，所以近年来国外将目光转向太阳能电池的喷印自由成形，主要有以下两方面：

（1）在硅系太阳能电池上喷印银栅线、触点（电极）

例如，Evergreen Solar公司开发的太阳能电池喷印工艺是：首先，在硅太阳能电池的氮化硅表面喷印宽250μm、厚10μm的银导线；然后，通过电子束蒸发得到厚1μm的背铝触点；接着将触点进行退火处理，即在空气中加热到850℃并保温10min，这样形成的太阳能电池的效率为8％。

Ferro公司提供了含有极微小银颗粒的墨水，它适合于喷嘴内径只有50μm的喷印成形。使用这种墨水可以成功地喷印厚15μm、宽500μm的线，并可在650℃、750℃等更低温度下，经过少于1min的短时间退火得到良好的电导率。

图3-50是用金属有机（MO）银墨水喷印在120℃玻璃基板上的电极触点^［22]，图3-51是用MO银墨水喷印在200℃玻璃基板上的迹线。

图3-52是用银墨水喷印的硅太阳能电池的汇流条（bus bar）和集流体（cur-rent collectors），其中，汇流条的宽度为2mm，集流体的平均宽度为210μm。

（2）喷印成形有机薄膜太阳能电池的膜层

在图3-53所示有机薄膜太阳能电池的典型结构中包括^［21]：①玻璃（Glass）或柔性塑料基板上的ITO（氧化铟锡）镀层，厚度为160nm，用于防止太阳能电池内短路；②PEDOT-PSS膜层，厚度约为100nm，它有助于空穴导电，并使较粗糙的ITO层光滑；③P3HT／PCBM膜层，厚度约为100nm，其中，P3HT用作电子供体，PCBM用作电子受体；④LiF／Al，其中LiF用于减少电子注入的界面障碍；Al（铝）真空蒸发干燥于LiF上，构成背电极（back electrode）。