Development and construction of a device related to a new structured metallization concept for back-contact crystalline silicon solar cells by using metal foil

Abstract

Metallization and contacting processes have a significant impact on the total manufacturing cost of the high-efficiency solar cells. The metallization of silicon crystalline back-contact solar cells is difficult and still a major issue from the industrial point of view. The core of the current thesis introduces the development of a device, designed to realize and evaluate the potential of a new rear side metallization concept for backcontact cells. Here, the formation of the electrode pattern is based on contacting and structuring a metal foil through a laser processing scheme. In order to ensure a good metallic contact, the developed device shall first assure a safe foil fixing and later an appropriate handling for structuring the metal foil in order to make selective metallic contacts. Meanwhile, the major technological challenges faced during the device development are identified and assessed. Finally this device has been developed and tested at the Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE in Freiburg, Germany An overall conclusion of the experimental findings has been made and an outlook for further investigations required in this field has been proposed at the end of this document.

Os processos de fabrico referentes à metalização em células solares de alta eficiência têm um elevado impacto no seu custo global de manufatura. Em particular a metalização de células em silício cristalino do tipo Back-Contact mostra-se ser difícil e, desta forma, um problema do ponto de vista industrial. Este trabalho de tese trata do desenvolvimento de um dispositivo projetado para realizar e avaliar o potencial de um novo conceito de metalização destinado à face traseira de células do tipo Back-Contact. Aqui, a formação dos eletródios em padrão, baseia-se em contactar e estruturar uma folha de alumínio através de aplicação a laser. De forma a garantir um bom contacto metálico, o dispositivo desenvolvido deverá primeiramente assegurar uma boa fixação da folha de alumínio com o substrato, assim como um bom desempenho para a posterior estruturação da folha. Desta forma serão criados os contactos metálicos seletivos. Entretanto, os principais desafios tecnológicos enfrentados durante o desenvolvimento do dispositivo serão identificados e corrigidos. Este aparelho foi desenvolvido e testado no Fraunhofer Instituto de Sistema Energéticos Solares ISE em Friburgo, Alemanha. Por fim, foram ainda efetuados ensaios com o dispositivo, tirando-se as primeiras conclusões acerca do desempenho deste novo conceito de metalização. Serão apresentadas algumas sugestões para futuras investigações nesta área.