전 세계 에너지 수요가 증가함에 따라 태양 전지 기술은 급속도로 발전하여 재생 에너지의 중요한 부분으로 자리 잡았습니다. 2029년까지 태양광 패널 시장은 700GW를 넘어설 것으로 예상됩니다. 본 논문은 스크린 인쇄 기술이 은 페이스트 인쇄 형태에 미치는 영향, 특히 다양한 메시 겹침 방식이 그리드 라인의 높이와 단면적에 미치는 영향을 분석합니다. 실험 결과, 메시 겹침이 없을 경우 그리드 라인의 높이 변동을 줄이고 단면적을 증가시켜 저항을 줄이고 태양 전지의 변환 효율을 향상시키는 동시에 은 페이스트 소비량을 줄이고 비용을 절감할 수 있음을 보여줍니다.

스크린 와이어 직경의 미세화

태양 전지 표면에 인쇄된 그리드 선은 해당 영역의 일부를 차단하여 광자 흡수를 감소시키고, 결과적으로 광전 변환 효율을 저하시킵니다. 따라서 음영 영역을 줄이기 위해서는 충분한 전도도를 유지하면서 그리드 선을 최대한 얇게 설계해야 합니다.

2022년: 중국 시장의 주류 메시 와이어 직경은 11μm이고, 그리드 라인 인쇄 폭은 23μm입니다.

2023년: 에칭 공정을 통해 메시 와이어 직경이 11μm에서 9μm로, 그리드 라인 인쇄 폭이 23μm에서 20μm로 감소했습니다. 이러한 개선을 통해 단일 셀 태양 전지의 변환 효율이 0.05% 이상 향상되었고, 은 페이스트 소비량은 10% 이상 감소했습니다.

무그리드 기술의 잠재적 과제

격자선의 기복 높이의 영향

그리드 라인 표면에 과도한 기복이 발생하면 은 페이스트의 낭비가 발생하고 생산 비용이 증가합니다. 그리드 라인 기복 높이를 줄이면 은 페이스트 사용량을 줄여 비용을 절감할 수 있습니다.

현재 인쇄 높이의 평균 변동은 6μm입니다. 평균 높이 변동을 4μm로 줄일 수 있다면 은 페이스트 소비량을 12.5% ​​절감할 수 있습니다.

단면적의 영향

태양 전지 스크린 인쇄 기술에서 그리드 라인의 단면적은 태양 전지의 전기적 성능과 생산 비용에 직접적인 영향을 미치는 핵심 매개변수입니다. 저항 공식: (R은 저항, p는 비저항, A는 단면적)

단면적이 클수록 저항은 작아집니다. 따라서 게이트 라인의 단면적을 늘리면 저항을 효과적으로 줄이고 전력 손실을 줄여 태양 전지의 광전 변환 효율을 향상시킬 수 있습니다. 실험 1: 그리드 접합 중첩 방식이 태양 전지의 형태에 미치는 영향

N형 전면 실버 페이스트와 N형 후면 실버 페이스트를 사용하여 실리콘 웨이퍼의 앞면과 뒷면에 각각 인쇄합니다. 앞면 인쇄 높이는 8~10μm, 뒷면 인쇄 높이는 4~5μm가 필요합니다.

미세 격자와 매듭 사이의 중첩 정도가 다른 12개 위치를 취하고 이를 네 가지 범주로 나눕니다.

겹침 없음: 인쇄된 선과 매듭 사이에 교차점이 없습니다.

절반 이하 겹침: 매듭이 선의 일부를 덮지만, 선의 절반을 넘지 않습니다.

절반 이상 겹침: 매듭이 선의 일부, 즉 선의 절반 이상을 덮습니다.

완전한 겹침: 매듭이 선 사이에 완전히 있습니다.

겹치지 않는 형태와 부분적으로 겹치는 형태 인쇄

매듭 없는 중첩: 그리드 선의 기복 높이를 크게 줄이고 단면적을 증가시켜 저항을 줄이고 태양 전지의 광전 변환 효율을 향상시킵니다. 그리드 선의 기복 높이를 줄임으로써 은 페이스트 사용량을 줄여 비용을 절감할 수 있습니다.

실험 1의 데이터 분석을 통해 매듭 없는 중첩은 격자선의 물결 높이를 줄이고 단면적을 늘리는 데 상당한 이점이 있음을 분명히 알 수 있습니다.

실험 2: 페이스트 및 인쇄 매개변수의 조정된 최적화

그리드 선의 형태에 대한 다양한 인쇄 매개변수와 다양한 은 페이스트 재료의 효과를 연구하기 위해 두 그룹으로 나뉘었습니다.

300-800-1.2-50 인쇄 조건에서 겹침 없음 및 부분 겹침 인쇄 형태

500-1000-1.6-50 인쇄 조건에서 겹침 없음 및 부분 겹침 인쇄 형태

메시 매듭이 겹치지 않는 그리드 라인의 표면은 평탄하여 빛의 반사와 산란을 줄이고 광 흡수 효율을 향상시킵니다. 단면적이 클수록 저항이 감소하고 태양 전지의 광전 변환 효율이 향상됩니다. 또한, 기복 높이가 작을수록 은 페이스트의 낭비가 줄어들어 생산 비용이 절감됩니다.

부분적으로 겹치는 그리드 선의 표면은 더 굴곡져 있어 빛의 반사와 산란이 증가하고 광 흡수 효율이 감소합니다. 단면적이 작을수록 저항이 증가하고 태양 전지의 광전 변환 효율이 감소합니다. 굴곡 높이가 클수록 은 페이스트의 낭비가 발생하고 생산 비용이 증가합니다.

태양전지 스크린 인쇄 기술, 특히 다양한 메쉬 매듭 중첩 방식이 그리드 라인 인쇄 형태에 미치는 영향에 대한 심층 연구를 통해, 메쉬 매듭 없는 중첩 기술이 태양전지 성능 향상 및 비용 절감에 미치는 상당한 이점을 밝혀냈습니다. 실험 결과에 따르면, 메쉬 매듭 없는 중첩 기술은 그리드 라인의 기복 높이를 크게 줄이고 단면적을 증가시켜 저항을 감소시키고 광전 변환 효율을 향상시킬 수 있습니다. 또한, 스크린 설계 및 인쇄 공정을 최적화함으로써 은 페이스트 사용량을 더욱 줄이고 생산 비용을 절감할 수 있습니다.