硅基太阳能电池金属栅极的喷墨印刷技术

【摘要】：作为可再生绿色能源的一种，太阳能电池具有很多其他传统能源所不可比拟的优势。如何提高太阳能电池的效率，如何才能充分利用太阳能资源，已成为电池领域的研究重点。运用二次丝网印刷增加栅线厚度是提高太阳能电池效率的有效方法之一，但是，二次丝网印刷不仅存在着栅线线宽精度难控制的问题，同时也存在着二次叠印栅线扩展的问题。为此，人们提出了采用多次等墨滴体积喷墨印刷技术来提高硅太阳能电池栅线的高宽比，然而，如同二次丝网印刷技术所面临叠印栅线扩展问题一样，在五次以内的多次喷墨印刷中，每次喷印都会产生比前一次栅线更宽的问题，最终的栅线宽度能达到二倍于单次喷印印刷。 为了有效控制硅电池片的金属化栅线宽度，本文根据五次以内的喷墨印刷每次都会产生栅线扩展的规律和实验数据，以不增加印刷材料成本和栅线的电阻值为前提，提出了采用变墨滴体积多次喷印工艺方案，得出了多次喷墨印刷的最佳墨滴体积选择的理论模型。采用本方案来印刷硅太阳能电池金属栅极，主要是通过减小太阳能电池的栅线线宽，以达到提高太阳能电池效率的目的。 本文分别从栅线面积率改变和光电转换效率改变两种情况下，对采用变墨滴体积多次喷印优化技术以后太阳能电池效率的增加进行了数值计算。研究表明，采用变墨滴体积多次喷墨印刷技术能够降低太阳能电池的栅线面积占太阳能电池有源区域面积的比，从而能使太阳能电池的光电转换效率得到一定的提高。 【关键词】：栅线展宽 变墨滴体积 多次喷印 光电转换效率
【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-5
• 目录5-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 研究的背景及意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-14
• 1.2.1 国内研究现状9-12
• 1.2.2 国外研究现状12-14
• 1.3 论文的研究内容及创新点14
• 1.4 论文结构14-16
• 第二章 太阳能电池及其金属栅极制作工艺概述16-26
• 2.1 太阳能电池的结构及原理16-17
• 2.2 太阳能电池分类17-18
• 2.2.1 太阳能电池的分类17
• 2.2.2 太阳能电池的比较17-18
• 2.3 太阳能电池特性18-20
• 2.3.1 开路电压19
• 2.3.2 短路电流19
• 2.3.3 填充因子19-20
• 2.3.4 光电转换效率20
• 2.4 硅太阳能电池金属栅极制作工艺20-25
• 2.4.1 激光烧结法20-21
• 2.4.2 光刻蒸发法21
• 2.4.3 丝网印刷法21-22
• 2.4.4 模版印刷法22
• 2.4.5 移印法22-23
• 2.4.6 点胶法23-24
• 2.4.7 电镀法24
• 2.4.8 喷墨法24-25
• 2.4.9 二次及多次印刷法25
• 2.5 本章小结25-26
• 第三章 硅太阳能电池的喷墨印刷工艺26-34
• 3.1 硅太阳能电池的喷墨印刷设备26-28
• 3.1.1 设备选用26-27
• 3.1.2 设备组成27
• 3.1.3 设备原理27-28
• 3.2 硅太阳能电池的喷墨印刷材料28-29
• 3.2.1 油墨28-29
• 3.2.2 承印物29
• 3.3 硅太阳能电池的喷墨印刷工艺29-30
• 3.3.1 墨滴的喷射过程29-30
• 3.3.2 墨滴的撞击和铺展过程30
• 3.3.3 墨滴的固化和烧结过程30
• 3.4 影响硅太阳能电池质量的参数30-33
• 3.4.1 油墨的铺展和“咖啡环效应”30-31
• 3.4.2 基底温度对栅线的影响31-32
• 3.4.3 印刷次数对栅线的影响32-33
• 3.5 本章小结33-34
• 第四章 硅太阳能电池栅极的变墨滴体积多次喷印优化模型34-42
• 4.1 变墨滴体积模型的理论基础34-35
• 4.1.1 旋转椭球体积的墨滴模型34
• 4.1.2 接触角和润湿方程34-35
• 4.1.3 电阻理论35
• 4.2 等墨滴体积多次喷印模型35-38
• 4.2.1 单次喷墨印刷栅线宽度和高度的计算35-36
• 4.2.2 多次喷印接触理论36-38
• 4.3 栅线线宽不变的变墨滴体积多次喷印模型38-40
• 4.3.1 变墨滴体积的二次喷印38-39
• 4.3.2 电阻不变的变墨滴体积多次喷印39-40
• 4.4 多次喷印的控制与套准40-41
• 4.4.1 可变墨滴的控制40
• 4.4.2 多次喷印的套准40-41
• 4.5 本章小结41-42
• 第五章 多次喷印硅电池效率分析42-45
• 5.1 栅线面积率改变的效率增加42-43
• 5.2 原光电转换效率改变的效率增加43-44
• 5.3 本章小结44-45
• 主要结论与展望45-47
• 主要结论45-46
• 展望46-47
• 致谢47-48
• 参考文献48-51
• 附录: 作者在攻读硕士学位期间发表的论文51

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