เทคนิคต้นทุนต่ำด้วยการฉีดสารละลายเพื่อสร้างชั้นลอยต่อพาสซิเวชันคุณภาพสูงที่ด้านหลังของเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดซิลิคอน

บทคัดย่อ

เซลล์แสงอาทิตย์โครงสร้าง Local back surface field (LBSF) เป็นเซลล์แสงอาทิตย์ที่ให้ประสิทธิภาพสูงจากการปรับปรุงค่าแรงดันเปิดวงจรและกระแสไฟฟ้าลัดวงจรให้สูงขึ้น เมื่อเทียบกับโครงสร้างของ Back surface field (BSF) โครงสร้างของ LBSF ประกอบด้วยชั้นออกไซด์พาสซิเวชันที่เปิดช่องบางส่วนที่ด้านหลังของเซลล์ แต่เนื่องจากข้อจำกัดด้านขั้นตอนและกระบวนการผลิตมีความซับซ้อน หลายขั้นตอน จึงไม่เหมาะกับการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์โครงสร้าง LBSF ในเชิงพาณิชย์ งานวิจัยนี้จึงได้ทำการพัฒนาเครื่องพิมพ์แบบฉีดแบบความร้อนให้สามารถสร้างช่องเปิดของชั้นออกไซด์ที่ด้านหลังของแผ่นฐานซิลิคอนสำหรับ เซลล์แสงอาทิตย์โครงสร้าง LBSF ทำให้กระบวนการผลิตนั้นง่ายขึ้น และพร้อมพัฒนาสู่อุตสาหกรรมเชิงพาณิชย์ต่อไป รอยต่อชั้น n-emitter ของเซลล์แสงอาทิตย์ LBSF ที่ผลิตขึ้นใช้วิธีการแพร่ซึมด้วยความร้อนที่อุณหภูมิ 1000?C เป็นเวลา 60 นาที และใช้เทคนิค Spin on doping (SOD) ในการสร้างฟิล์มฟอสฟอรัสซิลิเกตเพื่อเป็นแหล่งสารเจือ ซึ่งความต้านทานไฟฟ้าแผ่นของชั้น n ที่ได้มีค่าประมาณ 128 ?/square ชั้นออกไซด์พาสซิเวชันผลิตด้วยวิธีการเคลือบแบบหมุนเหวี่ยง (Spin coating method) และอบที่อุณหภูมิ 500?C เครื่องพิมพ์แบบฉีดที่พัฒนาขึ้นนี้สามารถสร้างช่องเปิดแบบเส้นตรงที่ชั้นซิลิคอนไดออกไซด์ (SiO2) ด้วยการใช้สารไวแสงชนิดบวกเป็นหน้ากากให้กับชั้น SiO2 และการสั่งการให้เครื่องพิมพ์ฉีดสารละลายอะซีโตนไปทำละลายในบริเวณที่ต้องการเปิดช่อง ความกว้างของช่องเปิด SiO2 มีขนาดแคบสุดประมาณ 105 ?m สามารถผลิตเซลล์ LBSF ที่มีเงื่อนไขอัตราส่วนพื้นที่ช่องเปิดต่อพื้นที่ส่วนที่ไม่เปิดช่องต่าง ๆ กันประกอบด้วย 12.95% 28.86% และ 50.50% และความหนาของออกไซด์ที่ 100 nm และ 150nm การสร้างบริเวณ p+ ภายในช่องเปิดเพื่อให้เกิดสนามไฟฟ้าที่ผิวด้านหลังในบริเวณช่องเปิดนั้นด้วยกระบวนการแลกเปลี่ยนเฟสระหว่าง Al-Si เป็น Al-Si อัลลอยในบริเวณช่องเปิด SiO2 ภายใต้เงื่อนไขของอุณหภูมิที่ 577?C นาน 30 นาที ผลการวิเคราะห์ทางโครงสร้างด้วยเทคนิค Field emission scanning electron microscopy (FESEM) นั้นแสดงถึงบริเวณรอยสัมผัสของแถบ p+ Si หรือ BSF จากอัลลอย Si-1%Al มีความหนาประมาณ 5 ?m อีกทั้งผลการวัดค่าช่วงชีวิตของพาหะในเซลล์แสงอาทิตย์ LBSF ในเงื่อนไขต่าง ๆ แสดงให้เห็นว่าเซลล์ LBSF ที่มีความหนาของออกไซด์ที่ 100 nm และระยะช่องเปิดของชั้นพาสซิเวชันออกไซด์ที่ 105 ?m ที่มีค่าอัตราส่วนพื้นที่ช่องเปิดต่อพื้นที่ส่วนที่ไม่เปิดช่องเท่ากับ 12.95% นั้นให้มีค่าช่วงชีวิตของพาหะสูงกว่าตัวอย่างอื่น ๆ ซึ่งมีค่าเท่ากับ 98.18 sec. ส่งผลให้การผลิต Voc และ Isc มีค่าสูงสุดเท่ากับ 600 mV และ 3.72 A ตามลำดับ เพิ่มขึ้น 0.5% และ 1.5% ตามลำดับเมื่อเทียบกับเซลล์โครงสร้าง BSF เซลล์ LBSF นี้มีค่าประสิทธิภาพการแปลงพลังงานจากการจำลองผลด้วย PC1D มีค่า ประมาณ 18.01% ภายใต้แสง AM1.5

คำสำคัญ