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日 期: 2012.02.13 指導老師:林克默 博士 學 生:謝竹富 - PowerPoint PPT Presentation


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太陽電池用導電膠技術之提昇 林江財 現任:台灣熱泵協會理事長、 工研院綠能與環境研究所顧問 學歷:美國加州大學柏克萊分校材料博士 專長:精密陶瓷、太陽光電、複合材料. 日 期: 2012.02.13 指導老師:林克默 博士 學 生:謝竹富. 大綱. 摘要 2. 太陽電池轉換效率與降低成本 3. 導電膠的材料與配方 4. 結論.

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2012 02 13

太陽電池用導電膠技術之提昇

林江財

現任:台灣熱泵協會理事長、

工研院綠能與環境研究所顧問

學歷:美國加州大學柏克萊分校材料博士

專長:精密陶瓷、太陽光電、複合材料

日 期:2012.02.13

指導老師:林克默 博士

學 生:謝竹富

STUT 太陽能材料與模組實驗室

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大綱
  • 摘要

2.太陽電池轉換效率與降低成本

3.導電膠的材料與配方

4.結論

STUT 太陽能材料與模組實驗室

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1.摘要
  • 本文將針對目前全球太陽能用導電膠的材料、特性、製程、發展趨勢等技術重點,做一概略的介紹,期能提供我國矽晶太陽電池產業技術強化與提昇的參考。

STUT 太陽能材料與模組實驗室

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2.太陽電池轉換效率與降低成本
  • 2.1 網版印刷技術

矽晶太陽電池的電極導線製作,基本上仍以網版印刷技術為主流,主要的因素是:

﹙1﹚在厚膜製程上已經應用非常成熟

﹙2﹚製程與設備都相對簡單

﹙3﹚可以製作各種功能性的材料

﹙4﹚具高度彈性可製作各類圖案(Pattern)

﹙5﹚可以製作高精度的導電線

﹙6﹚設備與技術人才可以容易由電子產業轉進

﹙7﹚製造成本相對便宜,產率也相當高

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STUT 太陽能材料與模組實驗室

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資料來源:Fundamental Properties of Solar Cells and Pastes for Silicon Solar Cells,Stephenson & Associates, Inc. [3]

圖一、矽晶太陽電池導線結構示意圖 [1]

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資料來源:Tom Falcon & Alan Hobby, “Development of a ‘Print on Print’ Process For HighAspect Ratio Front Side Conductors,” DEK Solar, April 14th 2010.[2]

圖二、太陽電池二次網印(Double Printing, Print-on-Print)導線3D 地形圖與線路相片

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資料來源:Jaap Hoornstra and Benoît Heurtault, Thick Film Printing: Towards Fine LineHigh Aspect Ratio, 2nd Workshop on Metallization for Crystalline Silicon SolarCells, ECN, Constance, Germany, April 14th 2010. [3]

圖三、太陽電池二次網印與一般網印導線的線寬比較圖與實際線路對比相片,線寬可以由 130μm 變窄至40μm

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資料來源:International Technology Roadmap for Photovoltaics Results 2010, 2nd Edition, March2011. [5]

圖五、生產每片太陽電池所需銀料的重量變化,2015 年技術將以銅(Cu)替代銀

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資料來源:Fundamental Properties of Solar Cells and Pastes for Silicon Solar Cells,Stephenson & Associates, Inc.[1]

圖六、以直接化學沉澱法製作的銀粉顆粒電子掃瞄顯微鏡(SEM)相片:(左)經特殊的機械方式處理後;(右)以具專利的機械處理方式後,可以改善銀粉粉體的外觀形貌、減少凝團現象、提高密度.

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資料來源:Fundamental Properties of Solar Cells and Pastes for Silicon Solar Cells,Stephenson & Associates, Inc.[1]

圖七、銀粉的填充振實密度(Tap Density)與機械處理時間的關係

由圖七中可以推估在45 分鐘是較適合;當然這與每次處理的批量有關,且與所使用的設備也都相關聯,但主要的關

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資料來源:Fundamental Properties of Solar Cells and Pastes for Silicon Solar Cells,Stephenson & Associates, Inc.[1]

圖八、太陽電池導電膠的共燒(Co-firing)時間-溫度曲線:1.有機物燒除(Burn-out);2.升溫(Ramp-up); 3.高峰溫度(Peak); 4.降溫(Ramp-down); 5.保溫階段(Tempering step); 6.冷卻(Cooling)

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3.導電膠的材料與配方

表一、典型的太陽電池用厚膜導電膠配方

表二、典型的太陽電池用熱熔 Hot Melt (HM)導電膠配方

熱熔膠與厚膜法的差異在配方的有機溶劑(Solvent)選用不同

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4. 結論

1.如何去提升導電膠的技術、製程條件、降低阻抗值、減少銀料使用量、提高效率、背接式太陽電池等技術問題。 。

2.太陽電池正面電極導線以銅代替銀,以降低太陽電池的製作成本。但銅製程在燒結時必須使用氮氣來保護,以防止銅氧化,使得電阻率不上升。

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