- TOPCon erfordert Silberpasten auf beiden Seiten, die bei widersprüchlichen Pastenchemien hohe bzw. niedrige Brenntemperaturen auf der Vorder- bzw. Rückseite erfordern.
- Der Pastenauftrag (für beide Seiten) für eine bifaziale TOPCon-Zelle auf M6-Waferbasis liegt zwischen 100 und 140 mg (entspricht den Extremwerten beider Seiten) und bezieht sich auf eine Fingerbreite von 30 bis 35 µm
- RENA hingegen fördert die Verkupferung als Alternative zum Siebdruck, um die Kosten zu senken und höhere Effizienzen zu versprechen
Die Metallisierung ist der knifflige Teil im Herstellungsprozess von TOPCon-Zellen. Wie bei PERC sind zwei Einflussfaktoren auf die Kosten die Verwendung von Silberpasten und der Abscheidungsprozess selbst. Der Unterschied besteht darin, dass auf beiden Seiten Silberpaste erforderlich ist, wodurch sich die Pastenkosten fast verdoppeln. Die gängige Praxis bei Zellherstellern besteht darin, PERC-Silberpasten zur Kontaktierung der Rückseite passivierter Kontaktzellen zu verwenden. Allerdings erfordert TOPCon eine angepasste Paste, um die vollständigen Leistungsvorteile freizuschalten. Solche Pasten müssen im Wesentlichen über gut kontrollierte Reaktivitätseigenschaften verfügen und nur den dotierten Polysiliziumfilm kontaktieren können, ohne das darunter liegende Tunneloxid zu beschädigen. Auch auf der Vorderseite gibt es eine Einschränkung; Die für die Emitterseite von n-Typ-Zellen verwendeten Silberpasten sind typischerweise mit Aluminium dotiert und erfordern daher höhere Brenntemperaturen, selbst im Vergleich zu PERC. Da die Kontakte gleichzeitig gebrannt werden müssen, muss eine komplementäre Pastenchemie etabliert werden, die den Anforderungen auf beiden Seiten der Zellen gerecht wird.
Die meisten führenden Pastenhersteller, wie z Heraeus, DKEM und Fusionhaben solche Pasten in enger Zusammenarbeit mit den TOPCon-Herstellern entwickelt. Seit TOPCon-Technologie wurde in Test- und Pilotlinien der meisten Hersteller evaluiert (mit Ausnahme von Jolywood als erstem Großhersteller), die Entwicklungen bei Pasten sind kundenspezifisch. Daher werden die fortschrittlichen Pastenformulierungen für TOPCon oft nicht auf dem freien Markt beworben.
DKEM ist das einzige Unternehmen, das einige Einblicke gewährt. Das chinesische Unternehmen hat vor zwei Jahren TOPCon-spezifische Pasten auf den Markt gebracht. Während es jeweils zwei Pasten für Vorder- und Rückseite anbietet, ist der DK2T eine Besonderheit. Es handelt sich um eine Paste, die einen hinteren Finger bildet, und die Pastenplattform ist für eine typische TOPCon-Struktur mit einer 2 bis 93 nm dicken Polysiliziumschicht ausgelegt, die laut Kevin Nan, Technologie- und Marketing-Vizepräsident von DKEM, weit verbreitet ist. Das Unternehmen ist jedoch bereit, mit Kunden zusammenzuarbeiten, um die Formulierung so zu optimieren, dass sie mit der spezifischen Polysiliziumschichtdicke des Zellherstellers kompatibel ist. „Wir können eine Polysiliziumschichtdicke von bis zu 120 nm unterstützen“, sagt Nan. Die Paste sei außerdem so konzipiert, dass sie mit der alkalisch polierten Rückseitenmorphologie kompatibel sei, einem neuen Trend im TOPCon-Segment anstelle der sauren Texturierung, fügt Nan hinzu.
Der typische Pastenauftrag mit TOPCon-Struktur beträgt laut Nan etwa 140 mg pro Zelle, basierend auf dem M6-Waferformat, während es einigen Pastenherstellern auch gelungen ist, die Grenzwerte auf 100 mg bis 120 mg zu erhöhen. „Auf diesem Niveau ist es schwierig, Leistung und Zuverlässigkeit in Einklang zu bringen“, betont Nan. „Allerdings sind die Fingerbreiten vorne und hinten unterschiedlich. Während es auf der Vorderseite leicht ist, 30 µm zu erreichen, ist das Erreichen solch geringer Fingerbreiten mit Aluminium eine Herausforderung“, betont Nan. „Trotzdem sind 35 µm erreichbar“, fügte er hinzu.
Jolywood ist beispielsweise in der Lage, Fingergrößen von bis zu 30 µm zu erreichen, während Laplace sagt, dass in der Produktion für eine bifaziale Zelle, die Silberkontakte auf beiden Seiten erfordert, bereits ein Pastenauftrag von 100 mg realisiert wurde. Alle Gerätehersteller und Hersteller, mit denen TaiyangNews gesprochen hat, äußerten, dass das Tempo der Pastenentwicklung zufriedenstellend sei.
Während dies der direkte Einfluss ist, beeinflussen Pasten auch den Abscheidungsprozess, insbesondere den Durchsatz. Wie bereits erwähnt, liegt die typische Dicke eines Polysiliziumfilms zwischen 80 und 150 nm, aber je dünner, desto besser – je dünner der Film, desto kürzer der Abscheidungszyklus, wodurch sich der Durchsatz der Abscheidungswerkzeuge verbessert. Während es geräteseitig keine Einschränkungen hinsichtlich der Realisierung dünnerer Folien gibt, sind diese vor allem durch kompatible Metallisierungspasten begrenzt.
Überzug
Die hohen Herstellungskosten im Zusammenhang mit Metallisierungspasten stellen eine der größten Hürden für TOPCon dar, RENA fördert die Verkupferung als Alternative zum Siebdruck. Holger Kuhnlein fasst die jüngsten Fortschritte im Zusammenhang mit InCellPlate, der Galvanisierungsplattform von RENAs SVP Technology & Innovation, zusammen und betont, dass die Produkte der aktuellen Generation kein N2-Glühen benötigen. Sein Werkzeug folgt einem Prozessablauf aus Laseröffnung und anschließender beidseitiger Galvanisierung sowie abschließendem Glühen der Kontakte. Die Beschichtungslösung des Unternehmens ermöglicht eine schmale Fingerbreite mit einer Laseröffnung von 10 µm.
RENA hat mit JinkoSolar zusammengearbeitet, um plattierungsbasierte Metallisierungslösungen zu entwickeln. Das Unternehmen stellte ein Update zur Verfügung, in dem es hervorhob, dass es mit der HOT23.9-Technologie von JinkoSolar einen Wirkungsgrad von 2.0 % erreichen konnte, was einem um 0.1 % höheren absoluten Wirkungsgrad gegenüber den Basis-Siebdruckkontakten entspricht. Allerdings liegt der aktuelle durchschnittliche Wirkungsgrad bei 22.6 % und RENA hat den Plan, diesen Wert bis 23.5 mithilfe von Kupferkontakten auf 2022 % zu steigern. Das Unternehmen betont weiterhin, dass der durch den Laser- und Beschichtungsansatz verursachte Schaden im Vergleich zu durchfeuerbaren Silberpasten viel geringer ist und somit ein höheres Effizienzpotenzial von 0.3 bis 0.5 % besteht. Die durch die Beschichtung gebildeten dünnen Kontakte tragen auch zur Verbesserung der Bifazialität bei.
Dieser kurze Artikel stammt aus unserem aktuellen TaiyangNews-Bericht über TOPCon Solar Technology, der zum kostenlosen Download verfügbar ist durch Klicken auf den blauen Button unten.
Quelle aus TaiYang-Nachrichten
