可持续能源如太阳能可以帮助我们满足全球日益增长的能源需求。然而,太阳能电池建设是一个昂贵的能源消耗的过程,要求的制造方法和宝贵的材料。欧洲杯足球竞彩
减少使用这些材料有助于降低成本,同时减少对environ欧洲杯足球竞彩ment-opening门的影响广泛的清洁太阳能。朝着这个目标是S 'Tile,分拆公司在法国普瓦捷大学的。
年代'Tile成立于2007年,开发了一种新型的太阳能电池来提供更好的性价比可能。这个设备,称为细胞,包括四个相互联系薄太阳光系列集成硅衬底。具有成本效益的烧结硅支持减少珍贵材料的使用,达到节约成本的30%,而亚晶胞格式减少电气电阻损失。欧洲杯足球竞彩
细胞制造过程中的每一步都必须仔细优化最大化太阳能电池的性能。明显的DSX系列数码显微镜和LEXT™系列激光扫描显微镜在这一过程中发挥着重要的作用。
公司使用DSX500数码显微镜和LEXT OLS4100共焦激光扫描显微镜来分析在制造太阳能电池。
数字显微镜结合了一个用户友好的界面和先进的成像技术,使S 'Tile工程师能够迅速和有效地检查各种属性,从表面纹理到孔隙度,在特殊的细节。
弗朗索瓦Chancerel年代'Tile一位工程师说,数字显微镜已基本优化制造过程,以提高它们的细胞太阳能电池设计。
图1所示。弗朗索瓦Chancerel呈现一个感应加热热压机专门设计的年代'Tile硅烧结。它可以产生多达235毫米圆烧结晶片。
设计一个廉价、高效的太阳能电池
太阳能电池技术的应用取决于成本与能源效率(即。光转化为电的数量)。细胞的太阳能电池的设计,如图2所示,最小化这一比率在几个方面:
- photon-harvesting层由一层超薄的p型单晶硅(MonoSi)。
- 廉价的加工支持太阳能级硅层防止刀具磨损,降低成本比传统太阳能电池厚厚的太阳级多晶硅层。
- 减少大小的金属接触削减银使用90%和50%的铜。
- 四个串联的太阳光减少通过电极电流,提高电压。这提高能源效率由于电阻减少损失在模块集成。商业上可行的效率超过18%的细胞已经完成。
图2。S 'Tile细胞太阳能电池设计。一)传统的设计采用一层厚厚的昂贵的MonoSi,厚厚的金属接触。B)超薄p型MonoSi细胞支持低成本硅烧结连接晶片。子相互联系与通行系列接触减少电阻电流损失。
优化细胞的太阳能电池的制造工艺
的制造过程细胞命令性价比可能,这包括几个步骤,概述如下:
1。基板制造
基质是由烧结低品位硅粉。当热量和压力,从粉末烧结生产致密层。这个过程是高度依赖于晶粒尺寸和硅粉的形态。
年代'Tile之前使用激光粒度测量来确定粒径和分布。尽管这种技术迅速,它不提供粮食形态学信息。S 'Tile转向数码显微镜,互补的技术,可以可视化的谷物几何有效检查(图3)。
图3。硅粉检验指导烧结条件。颗粒的大小和形状可以检查DSX500自动软件的明显。
我们使用粒度测量软件。明显的帮助我们纠正我们的样品制备协议,和单独的颗粒边界的样本分析软件。
弗朗索瓦•Chancerel工程师,'Tile
2。检查导电井基质
导电井中蚀刻硅衬底连接底物,上覆连接晶片,MonoSi(图2)。形状和深度冲击电流烧结基体内部的运输。
弗朗索瓦解释说:“如果我们改变这个过程中,我们需要知道如何改变了井。我们有一致的深度吗?DSX500,很容易看到这个使用层厚度测量工具(图4)。”
电气连接,这些井的主要属性,可以通过电阻测量。也是至关重要的理解以及形状和深度与衬底表面,如果他们伤害。DSX500数码显微镜检测到这些属性,补充的主要测量工具。
图4。测量厚度的导电井。为此层测量显微镜。DSX500厚度测量软件的使用,与偏振成像可视化。
3所示。分层
两个硅层保税使用专有的过程。
弗朗索瓦解释说,“关键是要有一个完美的表面MonoSi,任何妥协的电气功能层。”
图5。检查硅层之间的粘结。焊接质量进行了分析与偏振成像选择最好的形象DSX500的函数。在放大4000倍,它可以验证MonoSi仍未损坏的,完美的接触,没有空洞的接口。
在常规检查层之间的粘结质量,样品切割截面和分析任何减免或空洞。相比之下,DSX500数码显微镜需要较少的样品制备由于高动态范围的数码工具,从不同的Z-layers生成一个全心全意的形象。
“DSX500,我们可以生成高质量的图像关注每个特性的第一枪,”弗朗索瓦说。
避免样品抛光的能力是另一个显著的好处。
与2 d显微镜,弗朗索瓦解释说,“我们需要波兰的示例,这是耗费时间,也可以损害硅片。然后是不可能知道断裂是由于制造过程或样品制备。”
4所示。测量表面Texturization减少反射
当光照射到一个平面硅表面,反射,而不是吸收约30%。为太阳能电池减少反射率是至关重要的,它可以通过两种方式实现:额外的抗反射texturization层和表面。
三维共焦激光扫描显微镜测量表面纹理的理想是由于他们的高分辨率成像的能力。年代'Tile使用LEXT OLS4100三维激光共焦显微镜测量表面纹理。
图6。测量表面纹理,以减少反射。高分辨率特性是通过抗反射涂层使用LEXT OLS4100三维共焦激光扫描显微镜。详细的表面纹理信息使年代'Tile评估texturization过程和减少光反射。
表面的金字塔形态(图6)减少反射,捕捉每个金字塔之间不断re-reflecting光。形状、分布和高度是重要的特性,可以通过制造优化。
然而,年代'Tile意识到传统的显微镜的分辨率有限很难测量高度的差异。
我们测试了不同的协议和比较每个基于表面纹理的成功使用标准的宽视野光学显微镜。然而,随着高度的差异在某些情况下只有一个微米,有限的决议意味着这是不可能的。
弗朗索瓦•Chancerel先生,工程师,'Tile
他们发现LEXT激光共焦显微镜提供了图像质量他们需要执行这个任务。
弗朗索瓦解释说,“实现这一在光学显微镜下的图像质量是新的,它们与电子显微镜。我们发现这令人印象深刻的使用LEXT。”
一个优化的表面纹理结合anti-reflection层可以减少反射来提高能源效率的5%或10%。
5。雕刻
形成电极覆盖的网络MonoSi表面,激光划片创建渠道在硅充满银。
当检查雕刻的过程,它是收集信息在一系列的关键属性。井深和形状确定电极形态,因此阻力。激光划片可以控制各种参数,如强度和波长,调整宽度和深度。
以前,与2 d显微镜,我们无法产生3 d图像,虽然我们可以检查井的深度,我们无法执行这个完全沿井为一个完整的图片,就像我们现在可以与DSX500(图7)。
弗朗索瓦•Chancerel先生,工程师,'Tile
同样重要的是,要检查表面质量,因为需要制造表面光滑太阳光之间的联系。检查人员也需要知道如果激光破坏硅因为激光参数调制最表面。用户可以看到损坏的表面快速、轻松地与DSX500数码显微镜。
图7。激光雕刻后良好的形状和表面完整性检查。高分辨率三维成像与DSX500使形态和表面完整性检查,优化激光雕刻参数,避免表面损伤。
6。金属化和射击
在雕刻中添加银的金属化过程执行渠道使用丝网印刷,和电极的形式对太阳能电池效率产生重大影响。
弗朗索瓦说:“更大的表面积最小电阻损失,但很薄带的表面积最大化photon-harvesting硅。”
丝网印刷有许多参数来控制,所以年代'Tile明显DSX500数码显微镜用于捕获和分析3 d图像的银电极(图8),更好地理解他们的属性。
“高度映射函数是高度准确,提供一个全面的视图,而不是个人分。DSX500显微镜”弗朗索瓦说,“我们可以测量体积,平均表面积,和最小的表面积,使我们的质量来判断金属化的协议。”
他补充道,“DSX确实帮助推进我们的金属化过程。我们以前分析横断面图,所以仅限于测试最终的样品,只有找到最好的印刷和解雇的组合。随着3 d印刷样品的分析,我们很容易分离的步骤和优化单独每一步。”
图8。检查电极网格形态。高度和宽度的手指网格可以从丝网印刷调制优化电阻和光学损失降到最低。检查金属化有助于指导这个过程,使用DSX500 3 d分析软件在100 x放大。
总结
明显的DSX系列数码显微镜和LEXT系列激光共焦显微镜,与其他专业方法相结合,使有效的检查每一个细胞的太阳能电池生产过程的一部分。
弗朗索瓦说:“我们现在可以更清楚地理解为什么一个协议导致更好的结果,和我们不同的测量工具配合指导完成流程优化”。
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