Устройство контактного наноэлемента с металлическим нанослоем на фронтальном электрическом серебряном контакте кремниевого солнечного элемента

Полезная модель относится к конструкции солнечных элементов к может быть использована в фотоэнергетике, преимущественно в солнечных элементах при преобразовании излучения высокой плотности. Назначением предлагаемой полезной модели является повышение эффективности работы солнечного элемента при преобразовании излучения высокой плотности. Данная задача решается путем увеличения адгезионной прочности фронтального электрического серебряного контакта кремниевого солнечного элемента и уменьшения переходного сопротивления. Предлагаемое устройство контактного наноэлемента с металлическим нанослоем на фронтальном электрическом серебряном контакте кремниевого солнечного элемента отличается тем, что поры серебряного электрического контакта заполняются наночастицами металла (меди), в результате чего на его поверхности наращивается слой плотного металла толщиной до 5 мкм. Технический результат, получаемый в результате применения полезной модели, - уплотнение фронтального электрического контакта солнечного элемента осаждением металла, в частности меди (Сu) с хорошей электрической проводимостью, чтобы его повышенное электрическое сопротивление было компенсировано или улучшено. Применение данной полезной модели позволяет: - обеспечить снижение электрического сопротивления фронтального электрического серебряного контакта кремниевых солнечных элементов путем создания новой его конструкции, состоящей из микропористой серебряной полоски, на которую нанесен поверхностный слой металла, а в ее микропоры внедрены наночастицы меди; - уменьшить ширину контактной полоски кремниевого солнечного элемента более чем на 50% со 120 мкм до 50 мкм без увеличения ее электрического сопротивления; - увеличить адгезионную прочность контакта кремниевого солнечного элемента.

Полезная модель относится к конструкции солнечных элементов и может быть использована в фотоэнергетике, преимущественно в солнечных элементах при преобразовании излучения высокой плотности.

Назначением предлагаемой полезной модели является повышение эффективности работы солнечного элемента при преобразовании излучения высокой плотности.

Данная задача решается путем увеличения адгезионной прочности фронтального электрического серебряного контакта кремниевого солнечного элемента и уменьшения переходного сопротивления.

Наиболее близким аналогом предполагаемой полезной модели является изобретение, относящееся к электронной технике, в частности к изготовлению омического контакта к кремниевому солнечному элементу (RU 94020464).

Недостатком этого изобретения является сложная технологическая схема изготовления омического контакта к кремниевому солнечному элементу.

Предлагаемое устройство контактного наноэлемента с металлическим нанослоем на фронтальном электрическом серебряном контакте кремниевого солнечного элемента отличается тем, что поры серебряного электрического контакта заполняются наночастицами металла (меди), в результате чего на его поверхности наращивается слой плотного металла толщиной до 5 мкм.

В качестве объекта полезной модели использован солнечный элемент на основе кристаллического кремния Si<P>/SiN_x(70 nm)/Si<B> с алюминиевым контактом на тыльной стороне пластины и фронтальным серебряным контактом. На рис.1 показано положение искомого серебряного контакта на фронтальной поверхности кремниевой пластины.

На облучаемой стороне кремниевой пластины имеется фронтальный электрический контакт из серебра в виде решетки, который изготовляется пористым из-за технических и экономических требований. Ширина отдельных полосок составляет 120 мкм, высота 30 мкм.

Эффективность солнечного элемента можно повысить, если уменьшить ширину контактной полоски до 50 мкм и увеличить ее электропроводность за счет заполнения пор серебра и увеличения толщины за счет дешевого металла. Таким образом, возникает потребность в улучшении фронтальных контактов в действующих промышленных стандартных технологиях изготовления солнечных элементов.

Согласно существующей технологии изготовление серебряного контакта производится путем нанесения серебряной пасты на поверхность кремниевой пластины продавливанием через металлическую маску. Высота контактной полоски составляет 30 мкм, ширина 120 мкм. Далее паста сушится горячим воздухом в течение 1 мин. Затем пластина поступает на ленточный конвейер печи отжига.

Вжигание пасты в антирефлексионный слой SiN ARC производится при температурах 840-980°С. В это же время происходит сжигание органических компонентов исходной пасты и формирование пористой структуры серебряной полоски (рис.2, 3). Осаждение меди на серебро должно происходить после стадии отжига.

В предлагаемой полезной модели для заполнения пор серебряного электрического контакта частицами металла используются медьсодержащие реактивы для нанесения металлических нанослоев на серебряные электрические контакты кремниевых солнечных элементов.

В качестве химических растворов используются следующие неорганические соли меди:

- сульфат меди CuSO ₄ 5Н₂О марки ХЧ;

- нитрат меди Сu(NO₃)₂ 5Н₂О марки ХЧ;

- хлорид меди CuCl₂ 5Н₂О марки ХЧ;

Промышленный солнечный элемент, состоящий из поликристаллической пластины толщиной более 100 мкм, погружается в стеклянную кювету объемом 1 литр в растворы неорганических солей меди при температуре 60°С.

Покрытие серебряного электрического контакта медью в растворе нитрата меди появляется через 1 минуту после погружения в него промышленного солнечного элемента. Толщина покрытия зависит от концентрации раствора. Наиболее яркие по цвету покрытия получаются с концентрацией соли 2.0 г соли Cu/100ml H₂O.

Осаждение металла (Сu) происходит только на серебряные контактные полоски, при этом исключается осаждение металла на поверхность антиотражательного слоя кремниевой пластины, ее оборотной стороны и кантах (рис.4).

Технический результат, получаемый в результате применения полезной модели, - уплотнение фронтального электрического контакта солнечного элемента осаждением металла, в частности меди (Сu), с хорошей электрической проводимостью, чтобы его повышенное электрическое сопротивление было компенсировано или улучшено.

Применение данной полезной модели позволяет:

- обеспечить внедрение наночастиц металла (Сu) в микропоры фронтального электрического серебряного контакта кремниевых солнечных элементов;

- уменьшить ширину контактной полоски кремниевого солнечного элемента более чем на 50% со 120 мкм до 50 мкм;

- увеличить адгезионную прочность контакта;

Использование предлагаемой полезной модели контактного наноэлемента с металлическим нанослоем на фронтальном электрическом серебряном контакте кремниевого солнечного элемента позволяет повысить эффективность работы солнечного элемента при преобразовании излучения высокой плотности, и уменьшить себестоимость его изготовления.

1. Устройство контактного наноэлемента с металлическим нанослоем на фронтальном электрическом серебряном контакте кремниевого солнечного элемента, отличающееся тем, что поры серебряного электрического контакта заполняются наночастицами металла (меди), в результате чего на его поверхности наращивается слой плотного металла толщиной до 5 мкм.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ширина контактной полоски электрического контакта кремниевого солнечного элемента уменьшена со 120 мкм до 50 мкм.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что адгезионная прочность контакта кремниевого солнечного элемента увеличена за счет внедрения в поры серебряного электрического контакта наночастиц металла (меди).