1. 레코 레이저 보조 소결 기술

레이저 보조 소결 기술은 레이저 강화 접촉 최적화라고도 알려져 있으며, Undersintered PERC 셀을 수리하기 위해 Cell Engineering GmbH에서 2016년에 특허를 받은 LECO는 태양 전지에서 금속 전극과 실리콘 웨이퍼 사이의 접촉을 개선하기 위한 고급 레이저 소결 기술입니다.

2. LECO 레이저 보조 소결 원리

이 기술은 고강도 레이저를 이용해 배터리를 조명해 전하 운반체를 자극하는 동시에 10V 이상의 편향 전압을 가해 수 암페어의 국지적 전류를 발생시키고, 이에 상응하는 소결이 은 페이스트와 실리콘의 상호 확산을 촉발한다. 이는 금속과 반도체 사이의 접촉 저항을 크게 감소시킵니다. 레이저 보조 소결은 더 큰 소결 온도 범위를 허용하고, 초저 도핑 방사체에서 정확한 접촉을 허용하며, 더 높은 전압의 VOC를 허용하므로 레이저 보조 소결이 표준 소결보다 경쟁력이 높습니다.

3.LECO 레이저 보조 소결

LECO 처리 전후의 접촉 인터페이스 SEM 이미지

주로 레이저는 은 페이스트를 정확하게 가열할 수 있기 때문에 패시베이션 층을 국부적으로 파괴하여 은이 실리콘과 직접 접촉할 수 있도록 하고 실리콘 웨이퍼를 손상시키지 않는다는 전제 하에 은 페이스트의 국부적인 용융 및 표면으로의 확산을 촉진합니다. 접촉 저항이 매우 낮고 전자의 전송 효율이 매우 높은 작은 은색 실리콘 합금 접합을 형성하는 실리콘 웨이퍼.

4. LECO 레이저 보조 소결의 장점과 단점

이점

① LECO는 금속 접촉을 최적화하고 접촉 저항을 줄여 태양전지의 변환 효율을 향상시켜 동일한 선폭에서 더 높은 전류를 얻거나 동일한 전류에서 더 얇은 선을 얻을 수 있습니다.

② 레이저 공정을 사용하면 열 영향 구역을 매우 정밀하게 제어할 수 있으므로 배터리의 활성 구역을 손상시키지 않으면서 패시베이션 층을 파괴하고 금속 접촉을 형성할 수 있습니다.

③ 기존의 열간 소결 공정은 실리콘 전체에 손상을 줄 수 있지만 LECO는 비접촉 기술이므로 위험이 낮고 열 스트레스와 실리콘 웨이퍼의 손상이 줄어듭니다. 넷째, LECO 공정은 자동화 수준이 높고 고속 생산 라인에 통합될 수 있어 배터리 생산의 일관성과 신뢰성을 향상시키는 데 도움이 됩니다.

④ 레이저 가공은 매우 정밀하기 때문에 금속 사용량을 줄이고 제조 비용을 절감할 수 있습니다. 또한 LECO는 풍부한 통합 수준과 다양한 배터리 유형에 적합합니다.

⑤ LECO 기술을 사용하면 LSE 기술의 복잡한 도핑 공정과 레이저 장비 사용을 피할 수 있으며 생산 라인이 더 간단하고 빨라지며 제조 비용이 절감될 뿐만 아니라 제조 오류의 잠재적 원인도 줄어듭니다.

결점

① LECO 장비는 초기 투자가 필요합니다.

② 특수 은 페이스트는 기존 은 페이스트보다 가격이 더 비쌉니다.

③ 레이저 소결은 정확한 레이저 매개변수 제어 및 공정 관리가 필요한 복잡한 공정입니다.

④ 고정밀 레이저 장비에는 전문적인 유지 관리 및 운영이 필요하므로 인건비 및 장비 유지 관리 비용이 증가할 수 있습니다.

⑤ 레이저 장비의 작동은 작업자나 환경에 대한 피해를 방지하기 위해 안전 절차를 엄격히 준수해야 합니다.

어려움

① 어려움 LECO 기술의 핵심은 공정 최적화와 소재 호환성에 있습니다. 첫째, 공정 최적화 측면에서, 웨이퍼 손상을 최소화하면서 효율성 향상을 극대화할 수 있는 최상의 레이저 매개변수(예: 전력, 지속 시간, 초점 크기)를 찾는 것이 어렵습니다.

② 드소결 공정 중 우수한 접촉 형성과 안정성을 보장하기 위해 레이저 공정과 호환되는 은 페이스트 재료를 개발하고 선택하는 것도 어려운 일입니다.

5.LECO 레이저 보조 소결 효율

LECO 기술을 사용하는 TOPCon 태양전지는 변환 효율을 일반적으로 0.2%에서 0.5% 사이로 향상시킬 수 있습니다.

6. LECO 레이저 보조 소결 공정

LECO의 공정은 10V 이상의 편향 전압을 인가하면서 고강도 레이저를 배터리에 조사하여 수 암페어의 국부 전류를 발생시켜 금속과 반도체 사이의 접촉 저항을 크게 줄이는 방식입니다. 실험 조건에서 웨이퍼당 처리 시간은 1.6초로, 1초 미만으로 쉽게 줄일 수 있다.

구체적인 프로세스 흐름은 다음과 같습니다.

① 준비: 우선, 표면 합성물을 줄이기 위해 고품질의 보호층을 형성하기 위해 기존 공정 단계를 통해 실리콘 셀에 보호층을 증착합니다.

② 은 페이스트 인쇄(Silver Paste Printing): 은 페이스트를 스크린 인쇄 또는 기타 인쇄 기술을 사용하여 실리콘 웨이퍼의 전면에 코팅하여 미리 정해진 전극 패턴을 형성합니다. 은펄프에는 은입자와 유기용제, 접착제가 함유되어 있습니다.

③ 사전 건조: 레이저 처리 전에 은 페이스트로 코팅된 실리콘 웨이퍼를 사전 건조하여 대부분의 유기 용매를 제거하여 레이저 가열로 인해 생성된 가스 기포가 접촉 품질에 영향을 미치는 것을 방지합니다.

④레이저 소결 : 레이저의 에너지와 조사 시간을 정밀하게 제어하여 은 페이스트에 레이저를 조사하고 은 페이스트를 국부적으로 가열하여 소결합니다. 레이저의 열 효과로 인해 은 페이스트에 있는 은 입자가 녹아 결합됩니다.

팽창: 이 과정에서 은 페이스트와 셀 사이의 미세한 변화

① 보호층의 국부적 파괴: 레이저 가열로 인한 핫스팟은 정밀하게 제어되는 물리적 과정인 실리콘 칩의 보호층을 국부적으로 파괴합니다. 패시베이션 층은 은이 실리콘 웨이퍼와 직접 접촉할 수 있도록 파괴되어 효율적인 전자 전달 경로를 구축합니다.

② 은-실리콘 합금 형성: 고온의 작용으로 은 입자가 실리콘과 반응하기 시작하여 국부적으로 은-실리콘 합금을 형성합니다. 이 공정에는 은 원자가 실리콘 웨이퍼 표면으로 확산되어 접촉 영역에서 우수한 오믹 접촉을 형성하는 과정이 포함됩니다.

③ 냉각 및 경화: 레이저 처리 후 소결 부위가 냉각되기 시작합니다. 은 입자 사이의 금속 연결이 굳어 강한 전극을 형성합니다.

④ 세척 및 검사: 마지막으로 처리된 실리콘 웨이퍼를 세척하여 잔류 유기물을 제거하고 검사하여 접촉 품질과 배터리 기능을 확인합니다.