Fraunhofer ISE 연구진은 새로운 전면 금속화 기술을 활용하여 III-V 갈륨 비소 태양전지를 생산했습니다. 마스크 및 플레이트 전면 금속화의 경우 극도로 좁은 마스크 개구부를 실현할 수 있는 새로운 2단계 인쇄 방식을 사용했습니다.

독일(Fraunhofer ISE)의 과학자들은 확장 가능하고 저렴하며 효율적이라고 주장되는 새로운 전면 금속화 공정을 통해 III-V 갈륨 비소(GaAs) 태양 전지를 제작했습니다.

주기율표의 그룹에 따라 명명된 III-V 원소 재료의 화합물을 기반으로 한 태양 전지를 생산하는 데 드는 높은 비용으로 인해 이러한 장치는 드론 및 위성과 같이 무게가 낮고 높이가 높은 틈새 응용 분야에만 국한되었습니다. 효율성은 생산된 에너지 비용보다 더 시급한 문제입니다.

연구원들은 “처음으로 이러한 장치에 마스크와 플레이트 금속화를 성공적으로 적용한 것이 입증되었습니다.”라고 말했습니다. "비용과 확장 가능성을 고려할 때 마스크와 플레이트는 모든 III-V 기반 광전지 장치의 처리를 변화시킬 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다."

마스크 및 플레이트 전면 금속화를 위해 이 그룹은 단결정 또는 다결정 박막을 생성하는 데 사용되는 화학 기상 증착 기술인 MOVPE(금속유기 기상 에피택시)를 사용했으며, 또한 다음을 허용하는 새로운 2단계 인쇄 방식을 구현했습니다. 극히 좁은 마스크 개구부의 실현.

학자들은 "이러한 좁은 마스크 개구부를 사용하여 도금된 접촉 핑거가 구현되었습니다"라고 말하면서 샘플 셀의 금속화 영역이 마스크에 의해 제한된 부분을 초과하지 않는다고 지적했습니다. "마스크 및 플레이트 처리를 사용하여 (10.5 ± 0.8) µm의 음영 폭을 가진 핑거를 실현할 수 있음을 보여줍니다."

또한 저항 손실을 방지하기 위해 버스바와 만나는 핑거 마스크 개구부의 드롭 간격을 미세 조정했습니다. “이는 마지막 핑거의 폭에 있어서 큰 균질성을 보장하므로 빛으로 생성된 전류가 전지 밖으로 흘러나오는 것을 지원합니다.”라고 그들은 설명했습니다.

그런 다음 그들은 마스크 개구부에 니켈 전기 도금을 통해 접촉 핑거를 형성했으며 도금된 핑거는 핑거 가장자리에서 뛰어난 균질성과 선명도를 자랑한다고 말했습니다. “손가락 가장자리에 출혈과 같은 구조가 나타나지 않는다는 사실은 이 금속화의 높은 품질을 강조합니다.”라고 그들은 강조했습니다.

제안된 아키텍처로 제작된 챔피언 태양전지는 31.6%의 전력 변환 효율을 달성했다. “이것은 III-V//Si 태양전지에 대한 금속화 접근법의 큰 잠재력을 분명히 보여줍니다.”라고 과학자들은 결론지었습니다.

이들의 접근 방식은 과학 보고서에 발표된 "마스크 및 플레이트: 31.6% 변환 효율을 가능하게 하는 III-V 기반 직렬 태양 전지에 대한 저비용 잠재력을 갖춘 확장 가능한 전면 금속화"라는 논문에 제시되었습니다.