কেন ফিল ফ্যাক্টর প্রথমে সোলার সেলের ভর-উৎপাদন ত্রুটি প্রকাশ করে?
সূচিপত্র
কেন ফিল ফ্যাক্টর প্রথমে সোলার সেলের ভর-উৎপাদন ত্রুটি প্রকাশ করে?
ভূমিকা: ফিল ফ্যাক্টর একটি বিচ্ছিন্ন প্যারামিটার নয়। এটি কন্টাক্ট রেজিস্ট্যান্স, লিকেজ, পেস্ট ফর্মুলেশন, স্ক্রিন প্রিন্টিং, ফায়ারিং এবং LECO প্রক্রিয়া উইন্ডোকে একটি একক I-V বক্ররেখায় সংকুচিত করে।
দক্ষতা ফলাফল দেখায়, যখন FF উৎপাদন লাইনে কী ঘটছে তা প্রকাশ করে
বৈশ্বিক শক্তি রূপান্তরের অধীনে ফটোভোলটাইক শিল্প দ্রুত প্রসারিত হয়েছে। বিশ্বব্যাপী পিভি মডিউল উৎপাদন ক্ষমতা ইতিমধ্যে 200 GW অতিক্রম করেছে, যার বার্ষিক আউটপুট 150 GW-এর উপরে রয়েছে। একই সময়ে, PERC প্রযুক্তি তার জীবনচক্রের শেষ পর্যায়ে প্রবেশ করেছে। ভর-উৎপাদন রূপান্তর দক্ষতা 23.5% এ উন্নীত হয়েছে এবং প্রায় 24% এর তাত্ত্বিক সীমার দিকে কঠিনভাবে অগ্রসর হচ্ছে। আরও লাভ করা অনেক কঠিন হয়ে পড়েছে।
উৎপাদন-খরচের দৃষ্টিকোণ থেকে, PERC সেলের নন-সিলিকন খরচ প্রতি ওয়াট প্রায় 0.2 RMB-তে সংকুচিত হয়েছে, যা আরও হ্রাসের জন্য সীমিত জায়গা রেখেছে। তাই শিল্পটি TOPCon, হেটেরোজাংশন টেকনোলজি বা HJT এবং ব্যাক-কন্টাক্ট সেলের মতো উচ্চ-দক্ষতা N-টাইপ প্রযুক্তির দিকে ঝুঁকেছে। লক্ষ্য হল উচ্চতর দক্ষতা এবং শক্তিশালী প্রকল্প ব্যাঙ্কেবিলিটির মাধ্যমে নতুন মুনাফার জায়গা খোলা।
সোলার সেল প্রযুক্তির একটি প্রজন্মের মূল্যায়ন করার সময় রূপান্তর দক্ষতা স্পষ্টতই গুরুত্বপূর্ণ। তবে একটি বাস্তব ভর-উৎপাদন লাইনে, ওপেন-সার্কিট ভোল্টেজ বা Voc এবং শর্ট-সার্কিট কারেন্ট বা Isc প্রায়শই তুলনামূলকভাবে সংকীর্ণ পরিসরে স্থিতিশীল হয়। সেই সময়ে, ফিল ফ্যাক্টর চূড়ান্ত উৎপাদন ফলনের একটি নির্ধারক সূচক এবং ছোট প্রক্রিয়া ওঠানামার একটি সংবেদনশীল সংকেত হয়ে ওঠে।
জ্যামিতিকভাবে, ফিল ফ্যাক্টর একটি সোলার সেলের I-V বৈশিষ্ট্যগত বক্ররেখার বর্গাকৃতির পরিমাপ করে। এটি প্রকৃত সর্বোচ্চ-শক্তি আয়তক্ষেত্র এবং Voc ও Isc দ্বারা গঠিত তাত্ত্বিক আয়তক্ষেত্রের মধ্যে অনুপাত। মান সর্বদা 1-এর নিচে থাকে। আদর্শ অবস্থায়, একটি গ্যালিয়াম আর্সেনাইড সোলার সেলের সর্বোচ্চ FF 0.89-এর কাছাকাছি হতে পারে। একটি সাধারণ বাণিজ্যিক ক্রিস্টালাইন-সিলিকন সোলার সেলের জন্য তাত্ত্বিক সীমা প্রায় 0.83 থেকে 0.85।
একটি উৎপাদন লাইন একটি আদর্শ মডেল নয়। দুর্বল ধাতবকরণ সংযোগ, এচিং-সম্পর্কিত লিকেজ, একটি ভারসাম্যহীন পেস্ট ফর্মুলেশন, বা স্থানান্তরিত ফায়ারিং উইন্ডো সবই মাইক্রোস্কোপিক যোগাযোগ ইন্টারফেসকে ব্যাহত করতে পারে। এই ত্রুটিগুলি তাপ জমার প্রতি অত্যন্ত সংবেদনশীল। এগুলি শেষ পর্যন্ত প্যারাসিটিক রেজিস্ট্যান্সে তীক্ষ্ণ পরিবর্তন হিসাবে দেখা দেয় এবং প্রায়শই FF-এর হ্রাসের মাধ্যমে প্রথমে প্রকাশ পায়।
সূত্র: রূপান্তর দক্ষতা এবং FF-এর মধ্যে সম্পর্ক
η = Pmax / Pin = (Voc × Isc × FF) / Pin
অর্থ: যখন Voc এবং Isc তুলনামূলকভাবে স্থিতিশীল থাকে, তখন একটি ছোট FF ওঠানামা সরাসরি চূড়ান্ত রূপান্তর দক্ষতায় চলে যায়।
সূত্র: ফিল ফ্যাক্টরের সংজ্ঞা
FF = Pmax / (Voc × Isc) = (Vmp × Imp) / (Voc × Isc)
অর্থ: FF I-V বক্ররেখার বর্গাকৃতির পরিমাপ করে। ব্যবহারিক অর্থে, এটি দেখায় যে একটি কোষ তার তাত্ত্বিক বৈদ্যুতিক আউটপুটকে কতটা কার্যকরভাবে প্রকৃত সর্বোচ্চ শক্তিতে রূপান্তর করে।
FF-এর ভৌত মূল: Rs এবং Rsh-এর মধ্যে টান
FF কেন উৎপাদন অবস্থার প্রতি এত সংবেদনশীল তা বোঝার জন্য, একটি সোলার সেলের সমতুল্য-সার্কিট মডেলে ফিরে যাওয়া প্রয়োজন। ফটোজেনারেটেড ক্যারিয়ারগুলি বাহ্যিক সার্কিট দ্বারা সংগ্রহ করার আগে সিলিকন বডির মধ্য দিয়ে প্রবাহিত এবং বিচ্ছুরিত হয়। এই প্রক্রিয়ায় শক্তির ক্ষতি অনিবার্য।
ম্যাক্রোস্কোপিক বৈদ্যুতিক স্তরে, এই ক্ষতিগুলি প্যারাসিটিক রেজিস্ট্যান্স দ্বারা প্রতিনিধিত্ব করা হয়। দুটি প্রধান উপাদান হল সিরিজ রেজিস্ট্যান্স, Rs, এবং শান্ট রেজিস্ট্যান্স, Rsh।
সিরিজ রেজিস্ট্যান্স বাহ্যিক লোডের দিকে কারেন্ট প্রবাহিত হলে সম্মুখীন হওয়া সমস্ত অগ্রবর্তী ভৌত রেজিস্ট্যান্সকে প্রতিনিধিত্ব করে। এটি সিলিকন ওয়েফার বাল্ক রেজিস্ট্যান্স, সামনের এবং পিছনের ইলেক্ট্রোড এবং সিলিকনের মধ্যে যোগাযোগ রেজিস্ট্যান্স, পার্শ্বীয় ইমিটার পরিবহন রেজিস্ট্যান্স, ফিঙ্গার এবং বাসবার রেজিস্ট্যান্স এবং মডিউল স্তরে, আন্তঃসংযোগ রিবন রেজিস্ট্যান্সের সম্মিলিত ফলাফল।
এই অবদানকারীদের মধ্যে, ধাতু-অর্ধপরিবাহী সংযোগ প্রতিরোধ এবং ইমিটার ডোপিং ঘনত্ব ও জংশন গভীরতার তারতম্য ব্যাপক উৎপাদনে সবচেয়ে কম স্থিতিশীল চলকগুলির মধ্যে কয়েকটি। এগুলি Rs-এর তীক্ষ্ণ বৃদ্ধির সম্ভাব্য কারণগুলির মধ্যেও অন্যতম। সিরিজ প্রতিরোধের কোষ ফিল ফ্যাক্টরের সাথে শক্তিশালী নেতিবাচক সম্পর্ক রয়েছে।
I-V বক্ররেখায়, যখন Rs বৃদ্ধি পায়, তখন Voc-এর কাছে ফরোয়ার্ড-বায়াস অঞ্চলের ঢাল হ্রাস পায় এবং বক্ররেখা চ্যাপ্টা হয়ে যায়। ম্যাক্রোস্কোপিক স্তরে, উচ্চতর সিরিজ প্রতিরোধ সর্বোচ্চ আউটপুট শক্তি হ্রাস করে এবং FF কমিয়ে দেয়।
শান্ট প্রতিরোধ অভ্যন্তরীণ বৈদ্যুতিক লিকেজের মাত্রা প্রতিফলিত করে। আদর্শভাবে, Rsh-এর অসীমের কাছাকাছি হওয়া উচিত, ফটোজেনারেটেড ক্যারিয়ারের জন্য কোনো বাইপাস পথ না রেখে। প্রকৃত উৎপাদনে, প্রান্ত লিকেজ, ক্রিস্টাল ডিসলোকেশন এবং PN জংশনে প্রবেশ করা ধাতব পেস্ট অনিচ্ছাকৃত কারেন্ট পথ তৈরি করতে পারে।
নিম্ন Rsh মানে বেশি অভ্যন্তরীণ লিকেজ কারেন্ট। এই শান্টিং প্রভাব কার্যকরী PN জংশনের মধ্য দিয়ে যাওয়া কারেন্ট হ্রাস করে এবং অপারেটিং ভোল্টেজ কমিয়ে দেয়। সমস্যাটি কম আলোক তীব্রতায় আরও দৃশ্যমান হয় কারণ ফটোজেনারেটেড কারেন্ট ইতিমধ্যেই দুর্বল, ফলে লিকেজ মোট কারেন্টের একটি বড় অংশ হয়ে যায়।
সূত্র: প্যারাসিটিক প্রতিরোধ সহ সোলার সেল সমীকরণ
I = IL - I0 × { exp[q(V + I×Rs)/(n k T)] - 1 } - (V + I×Rs) / Rsh
অর্থ: Rs কারেন্ট আউটপুটে বাধা দেয়, যখন Rsh একটি লিকেজ পথ তৈরি করে। উভয়ই FF হ্রাস করে।
সূত্র: সর্বোচ্চ পাওয়ার পয়েন্ট শর্ত
d(I×V) / dV = 0
অর্থ: I-V বক্ররেখায় যে বিন্দুতে শক্তি সর্বোচ্চে পৌঁছায়, সেটি উৎপাদন পরীক্ষায় ব্যবহৃত Pmax মানের উৎস।
সূত্র: নর্মালাইজড শান্ট প্রতিরোধ
RCH = Voc / Isc; rsh = Rsh / RCH
অর্থ: ক্যারেক্টারিস্টিক প্রতিরোধ RCH-এর সাথে নর্মালাইজেশন বিভিন্ন আকার এবং কারেন্ট শ্রেণীর কোষকে একই স্কেলে তুলনা করতে দেয়।
সূত্র: FF-তে শান্ট প্রতিরোধের আনুমানিক প্রভাব
FFsh ≈ FF0 × (1 - 1 / rsh)
অর্থ: Rsh যত কম, লিকেজ তত বেশি গুরুতর এবং ফলস্বরূপ FF ক্ষতি তত বেশি।
কোন উৎপাদন সমস্যা Rs এবং Rsh-এর সাথে সম্পর্কিত?
ইঞ্জিনিয়ারিং দৃষ্টিকোণ থেকে, FF মূল্যবান কারণ এটি কেবল বলে না যে দক্ষতা কমেছে। এটি ইঞ্জিনিয়ারদের নির্ধারণ করতে সাহায্য করে কেন দক্ষতা কমেছে। সিরিজ প্রতিরোধ এবং শান্ট প্রতিরোধ I-V বক্ররেখার বিভিন্ন অঞ্চলকে প্রভাবিত করে, তাই তারা বিভিন্ন উৎপাদন ত্রুটির দিকে নির্দেশ করতে পারে।
সূত্র: সিরিজ রেজিস্ট্যান্সের কারণে তাপীয় ক্ষতি
Ploss ≈ I² × Rs
অর্থ: উচ্চ-কারেন্ট বা উচ্চ-ইরেডিয়েন্স অবস্থায়, Rs দ্বারা সৃষ্ট পাওয়ার লস কারেন্টের বর্গের সাথে বৃদ্ধি পায়।
| প্যারাসিটিক রেজিস্ট্যান্স অবস্থা | I-V বক্ররেখায় পরিবর্তন | ম্যাক্রোস্কোপিক প্রভাব | সম্ভাব্য উৎপাদন লাইনের কারণ |
|---|---|---|---|
| সিরিজ রেজিস্ট্যান্স, Rs, বৃদ্ধি পায় | Voc-এর কাছে ফরোয়ার্ড-বায়াস অঞ্চলে ঢাল হ্রাস পায় | FF হ্রাস পায়, উচ্চ ইরেডিয়েন্সে তাপীয় ক্ষতি বেশি হয়, এবং Isc সামান্য হ্রাস পেতে পারে | দুর্বল সামনের বা পিছনের ইলেক্ট্রোড যোগাযোগ, উচ্চ পেস্ট বাল্ক রেজিস্টিভিটি, ভাঙা ফিঙ্গার, বা অপর্যাপ্ত ফায়ারিং |
| শান্ট রেজিস্ট্যান্স, Rsh, হ্রাস পায় | Isc-এর কাছে এবং রিভার্স-বায়াস অঞ্চলে ঢাল বৃদ্ধি পায় | FF হ্রাস পায়, লিকেজ Voc কমায়, এবং কম-আলোর কর্মক্ষমতা আরও তীব্রভাবে খারাপ হয় | অসম্পূর্ণ এজ আইসোলেশন, ওভারফায়ারিংয়ের কারণে PN-জংশন পেনিট্রেশন, ক্রিস্টাল ডিফেক্ট, বা প্যাসিভেশন ফিল্মে পিনহোল |
দুর্বল যোগাযোগ: মেটালাইজেশনের অ্যাকিলিস হিল
সিলিকন ওয়েফার থেকে সমাপ্ত সেল পর্যন্ত প্রক্রিয়া প্রবাহে, স্ক্রিন প্রিন্টিং এবং মেটালাইজেশন ফায়ারিং হল গুরুত্বপূর্ণ ধাপ যা বৈদ্যুতিক কর্মক্ষমতা নির্ধারণ করে। স্ক্রিন প্রিন্টিং পরিপক্ক এবং সাশ্রয়ী, তবে এর শারীরিক যোগাযোগ প্রক্রিয়া সিরিজ-রেজিস্ট্যান্স এবং শান্ট-রেজিস্ট্যান্স উভয় সমস্যা তৈরি করতে পারে।
আধুনিক উচ্চ-দক্ষতা সেলগুলি সাধারণত পিছনের ডাইইলেকট্রিক প্যাসিভেশন এবং স্থানীয় ধাতু-যোগাযোগ কাঠামো ব্যবহার করে পিছনের দিকের ক্যারিয়ারের পৃষ্ঠ পুনর্মিলন হার কমাতে। যেহেতু ধাতু এবং সিলিকন বডির মধ্যে একটি অন্তরক ডাইইলেকট্রিক স্তর থাকে, তাই লেজার ওপেনিং বা পেস্ট-সহায়তা এচিংয়ের মাধ্যমে স্থানীয় যোগাযোগ তৈরি করতে হয়। যদি ওপেনিংয়ের গুণমান খারাপ হয় বা অ্যালোয়িং অপর্যাপ্ত হয়, তবে ধাতু এবং সেমিকন্ডাক্টর একটি নির্ভরযোগ্য ওমিক যোগাযোগ গঠন করতে পারে না।
স্ক্রিন-প্রিন্টেড স্থানীয় পিছনের ইলেক্ট্রোড যোগাযোগ সহ সেলগুলির একটি গবেষণায় দেখা গেছে যে দুর্বল যোগাযোগের কারণে সিরিজ রেজিস্ট্যান্স 21.34 mΩ-এ বেড়েছে। রূপান্তর দক্ষতা মাত্র 8.95% এ পৌঁছেছে, যা প্রচলিত অ্যালুমিনিয়াম ব্যাক-সারফেস-ফিল্ড সেলের 17.44% স্তরের তুলনায় অনেক কম।
গবেষকরা পিছনের অ্যালুমিনিয়াম পেস্টের ডোপিং স্তর সামঞ্জস্য করে FF পুনরুদ্ধারের চেষ্টা করেছিলেন। অ্যালুমিনিয়ামের পরিমাণ বাড়ার সাথে সাথে অ্যালোয়িং গভীরতা উন্নত হয় এবং সিরিজ রেজিস্ট্যান্স কমে যায়। যখন অ্যালুমিনিয়ামের পরিমাণ 60% এর গুরুত্বপূর্ণ স্তরে পৌঁছায়, তখন Rs অ-ডোপড অবস্থার তুলনায় 11 mΩ কমে যায়। এটি রূপান্তর দক্ষতা 2.59 শতাংশ পয়েন্ট বৃদ্ধি করে।
তবে, অ্যালুমিনিয়ামের পরিমাণ খুব বেশি হয়ে গেলে, অতিরিক্ত অ্যালুমিনিয়াম যোগাযোগ অঞ্চলে পরিবাহী নেটওয়ার্ককে ব্যাহত করে। তখন সিরিজ রেজিস্ট্যান্স আবার বাড়তে শুরু করে।
QFLS: উপাদান ত্রুটি এবং উৎপাদন ত্রুটি পৃথক করা
যখন একটি উৎপাদন লাইনে FF-এর ব্যাপক হ্রাস দেখা যায়, তখন সবচেয়ে কঠিন প্রশ্নগুলির মধ্যে একটি হল ক্ষতিটি উপাদানের অভ্যন্তরে অত্যধিক নন-রেডিয়েটিভ পুনর্মিলন থেকে আসে কিনা বা স্ক্রিন প্রিন্টিং এবং ফায়ারিংয়ের সময় প্রবর্তিত প্যারাসিটিক রেজিস্ট্যান্স থেকে আসে কিনা।
কোয়াসি-ফার্মি স্তর বিভাজন, বা QFLS, এই পরিস্থিতিতে একটি গুরুত্বপূর্ণ ডায়াগনস্টিক টুল। ভৌত পরিভাষায়, QFLS একটি ফটোভোলটাইক ডিভাইসের তাত্ত্বিক ভোল্টেজ সীমা নির্ধারণ করে যখন কোনও বাহ্যিক চার্জ নিষ্কাশন ঘটে না। QFLS এবং রেডিয়েটিভ সীমার মধ্যে পার্থক্য সরাসরি উপাদান ত্রুটি বা অমেধ্যের কারণে নন-রেডিয়েটিভ পুনর্মিলন ক্ষতি প্রকাশ করে।
QFLS অপটিক্যালি পরিমাপ করে এবং এটিকে কন্ট্যাক্টলেস সিউডো J-V বিশ্লেষণের সাথে একত্রিত করে, গবেষকরা বাহ্যিক বৈদ্যুতিক পরিমাপ থেকে সিরিজ রেজিস্ট্যান্সের প্রভাব অপসারণ করতে পারেন।
যদি পরিমাপকৃত FF QFLS থেকে প্রাপ্ত সিউডো ফিল ফ্যাক্টরের চেয়ে অনেক কম হয়, তবে ক্ষতিটি সাধারণত দুর্বল মেটালাইজেশন কন্টাক্ট বা ভাঙা ফিঙ্গারের সাথে যুক্ত হতে পারে। যদি সিউডো ফিল ফ্যাক্টর ইতিমধ্যে কম হয়, তবে নন-রেডিয়েটিভ পুনর্মিলন সম্ভবত নিয়ন্ত্রণের বাইরে, যা ওয়েফার গুণমান বা ইন্টারফেস প্যাসিভেশনের একটি অন্তর্নিহিত সমস্যার দিকে নির্দেশ করে।
HJT নিম্ন-তাপমাত্রার সিলভার পেস্ট: 200°C এর নিচে একটি পরিবাহী নেটওয়ার্ক নির্মাণ
N-টাইপ প্রযুক্তি সম্প্রসারিত হওয়ার সাথে সাথে, HJT এবং BC কোষগুলি মেটালাইজেশন মানের উপর কঠোর প্রয়োজনীয়তা আরোপ করে। তাই FF উদ্ভাবনী পরিবাহী পেস্ট মূল্যায়নের জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ সূচক হয়ে উঠেছে।
HJT কোষগুলি একটি নিরাকার-সিলিকন এবং স্ফটিক-সিলিকন হেটেরোজাংশন কাঠামো ব্যবহার করে। এটি শক্তিশালী প্যাসিভেশন প্রদান করে, তবে কাঠামোটি তাপমাত্রার প্রতি অত্যন্ত সংবেদনশীল। নিরাকার-সিলিকন ফিল্মের স্ফটিককরণ এবং অবক্ষয় রোধ করতে, HJT কোষগুলি 800°C এর উপরে প্রচলিত ফায়ারিং তাপমাত্রা সহ্য করতে পারে না। তাদের কম-তাপমাত্রার সিলভার পেস্ট প্রয়োজন যার কিউরিং তাপমাত্রা কঠোরভাবে 200°C এর নিচে নিয়ন্ত্রিত হয়।
নিম্ন-তাপমাত্রার সিলভার পেস্ট প্রচলিত উচ্চ-তাপমাত্রার পেস্টের চেয়ে ভিন্নভাবে কাজ করে। উচ্চ-তাপমাত্রার সিলভার পেস্ট উচ্চ তাপমাত্রায় গ্লাস ফ্রিট গলানোর উপর নির্ভর করে। গ্লাস ফ্রিট অ্যান্টিরিফ্লেকশন ফিল্মের মাধ্যমে এচ করে এবং সিলিকনে সিলভার ক্রিস্টালাইটের বৃদ্ধি ঘটায়, যা একটি নিম্ন-প্রতিরোধের ওমিক যোগাযোগ তৈরি করে।
নিম্ন-তাপমাত্রার সিলভার পেস্ট প্রধানত পলিমার রেজিন সিস্টেমে স্থগিত সিলভার কণার উপর নির্ভর করে। নিম্ন তাপমাত্রায় দ্রাবক বাষ্পীভূত হওয়ার পরে, কণাগুলি একসাথে চাপা পড়ে শারীরিক বৈদ্যুতিক যোগাযোগ তৈরি করে।
এই প্রক্রিয়াটি সাধারণত নিম্ন-তাপমাত্রার পেস্টকে উচ্চ-তাপমাত্রার পেস্টের চেয়ে বেশি বাল্ক রেজিস্টিভিটি দেয়। এটি কোষের মোট সিরিজ রেজিস্ট্যান্স বাড়াতে পারে এবং FF কমাতে পারে। পেস্ট সরবরাহকারীরা ন্যানোস্কেল পাউডার ইঞ্জিনিয়ারিংয়ের মাধ্যমে সমস্যার সমাধান করছে। সাধারণ ব্যবস্থাগুলির মধ্যে রয়েছে সিলভার কন্টেন্ট কমানো এবং পেস্টের সূক্ষ্মতা ও রিওলজি উন্নত করা যাতে কম সিলভার ব্যবহার করে একটি ঘন পরিবাহী নেটওয়ার্ক তৈরি করা যায়।
| পেস্টের ধরন | সিলভার কন্টেন্ট | কিউরিং শর্ত | বাল্ক রেজিস্টিভিটি | প্রক্রিয়া বৈশিষ্ট্য |
|---|---|---|---|---|
| প্রচলিত নিম্ন-তাপমাত্রার সিলভার পেস্ট | 35%-55%, বা 20%-35% পর্যন্ত কম | প্রচলিত সেটিংস | প্রায় 4-8 μΩ·cm | সূক্ষ্মতা প্রায় 6-8 μm এবং সান্দ্রতা প্রায় 155-165 Pa·s |
| AP-01 সিরিজ, দ্রাবকযুক্ত | 33%-41% | কমপক্ষে 120°C তাপমাত্রায় 6-20 মিনিট | 4.57-7.62 μΩ·cm | উচ্চ অ্যাসপেক্ট রেশিও প্রিন্টিং এবং খুব সূক্ষ্ম লাইন প্রস্থ সমর্থন করে |
| AP-02 সিরিজ, দ্রাবকমুক্ত | 33%-41% | কমপক্ষে 110°C তাপমাত্রায় 5-15 মিনিট | 4.31-8.53 μΩ·cm | 15 μm এর উপরে স্ক্রিন ওপেনিং এবং 400 mm/s এর উপরে প্রিন্টিং গতির জন্য উপযুক্ত |
BC কোষ: পিছনের দিকের বিচ্ছিন্নতা ব্যর্থতার জন্য FF একটি সতর্কতা হিসাবে
যদি HJT-এর চ্যালেঞ্জ নিম্ন-তাপমাত্রার পরিবাহিতা হয়, তাহলে ব্যাক-কন্টাক্ট কোষের চ্যালেঞ্জ ইলেক্ট্রোড বিন্যাসের মাইক্রোস্কোপিক সীমার মধ্যে রয়েছে।
BC কোষগুলি সামনের দিকের ধাতব গ্রিড শেডিং দূর করে এবং তাই Isc বাড়াতে পারে। এর বিনিময়ে, সমস্ত পজিটিভ এবং নেগেটিভ ইলেক্ট্রোডকে পিছনের পৃষ্ঠে খুব ছোট ব্যবধানে পর্যায়ক্রমে সাজাতে হবে।
এই উচ্চ-ঘনত্বের তারের এলাকায়, সামান্য স্ক্রিন-প্রিন্টিং অফসেট, পেস্ট ছড়িয়ে পড়া, বা একটি ক্ষুদ্র বিচ্ছিন্নতা স্তরের ত্রুটি ধনাত্মক এবং ঋণাত্মক ইলেকট্রোডের মধ্যে একটি ভৌত সংযোগ তৈরি করতে পারে। যখন এটি ঘটে, Rsh প্রায় শূন্যে নেমে যেতে পারে।
একটি মাইক্রোস্কোপিক শর্ট সার্কিট একটি বড় শান্ট কারেন্ট তৈরি করে যা অপারেটিং ভোল্টেজ নিষ্কাশন করে। Voc ভেঙে পড়ে এবং FF শূন্যে নেমে যেতে পারে। সামনের পৃষ্ঠের কাছে তৈরি ফটোজেনারেটেড ক্যারিয়ারগুলিকে পিছনের ধাতব সংগ্রহ ইলেকট্রোডে পৌঁছানোর আগে আরও দীর্ঘ পার্শ্বীয় দূরত্ব অতিক্রম করতে হয়। এটি জমা হওয়া বাল্ক এবং পার্শ্বীয় সিরিজ রেজিস্ট্যান্সের ঝুঁকি বাড়ায়।
এই কারণে, FF ওঠানামা পর্যবেক্ষণ একটি BC সেল উৎপাদন লাইনে সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ ফলন-সুরক্ষা ব্যবস্থাগুলির মধ্যে একটি। প্রতিটি সেল যা FF থ্রেশহোল্ডে ব্যর্থ হয় তা ধাতবকরণ বিচ্ছিন্নতা বা ক্যারিয়ার-পরিবহন নকশায় একটি ব্যর্থতা নির্দেশ করতে পারে।
ফায়ারিং উইন্ডো: আন্ডারফায়ারিং এবং ওভারফায়ারিং উভয়ই FF দ্বারা শাস্তিযোগ্য
TOPCon এবং PERC সেলের জন্য, উচ্চ-তাপমাত্রা ফায়ারিং চূড়ান্ত গুরুত্বপূর্ণ প্রক্রিয়াগুলির মধ্যে একটি। মুদ্রিত ধাতব ইলেকট্রোড সহ সিলিকন ওয়েফারগুলি প্রায় 800°C এর শীর্ষ তাপমাত্রা সহ একটি বেল্ট ফার্নেসের মধ্য দিয়ে যায়। ধাতব পেস্টের গ্লাস ফ্রিট পৃষ্ঠের প্যাসিভেশন স্তরের মাধ্যমে গলে যায় এবং অন্তর্নিহিত সিলিকন বা ব্যাক-সারফেস ফিল্ডের সাথে একটি অ্যালয়েড বা সরাসরি যোগাযোগ তৈরি করে। এটি একটি ওমিক যোগাযোগ তৈরি করে এবং সিরিজ রেজিস্ট্যান্স হ্রাস করে।
প্রক্রিয়াটি একটি টাইট ব্যালেন্সিং অ্যাক্ট। খুব কম তাপমাত্রা, বা খুব বেশি বেল্টের গতি, আন্ডারফায়ারিং ঘটায়। গ্লাস ফ্রিট যথেষ্ট পরিমাণে গলতে পারে না এবং সিলিকন নাইট্রাইড বা টানেল অক্সাইড স্তর খোদাই করতে ব্যর্থ হতে পারে। খুব কম সিলভার ক্রিস্টালাইট অবক্ষেপিত হয় এবং সিলিকনে প্রবেশ করে। ধাতু এবং অর্ধপরিবাহীর মধ্যে একটি অন্তরক স্তর থেকে যায়, যার ফলে যোগাযোগ রেজিস্ট্যান্স তীব্রভাবে বৃদ্ধি পায়। I-V বক্ররেখার ফরোয়ার্ড-বায়াস দিক সমতল হয়ে যায় এবং FF অস্বাভাবিকভাবে কম হয়ে যায়।
অতিরিক্ত তাপমাত্রা ওভারফায়ারিং ঘটায়। ধাতব পেস্ট খুব আক্রমণাত্মক হয়ে ওঠে এবং সিলভার ক্রিস্টালাইট একটি অগভীর PN জংশনে স্পাইকের মতো প্রবেশ করতে পারে। এটি শর্ট সার্কিট এবং পুনর্মিলন কেন্দ্র প্রবর্তন করে। প্যাসিভেশন ক্ষতিগ্রস্ত হয়, Rsh হ্রাস পায় এবং লিকেজ একটি গুরুতর সমস্যা হয়ে ওঠে।
EL পরিদর্শনে, ওভারফায়ারিং দ্বারা সৃষ্ট জালির ক্ষতি এবং প্যাসিভেশন ব্যর্থতা প্রায়শই মেঘলা প্যাটার্ন, ওয়াটারমার্ক বা ফার্নেস-বেল্ট চিহ্ন হিসাবে দেখা যায়।
প্রক্রিয়া উইন্ডো প্রশস্ত করতে, সরঞ্জাম সরবরাহকারীরা ফায়ারিং এবং লাইট-ইনজেকশন সিস্টেম তৈরি করেছে। এই সিস্টেমগুলি একটি ফায়ারিং ফার্নেসকে একটি লাইট-ইনজেকশন চেম্বারের সাথে একত্রিত করে। উচ্চ-তাপমাত্রা অ্যানিলিং এবং অ্যালোয়িংয়ের পরে, ওয়েফারটি প্রায় 150-350°C তাপমাত্রায় সরাসরি উচ্চ-তীব্রতার আলোর সংস্পর্শে আসে।
উচ্চ-তীব্রতার ফোটন ক্যারিয়ারদের উত্তেজিত করে এবং ওয়েফারের ভিতরে ও তার পৃষ্ঠের কাছাকাছি হাইড্রোজেন পরমাণুর চার্জ অবস্থা পরিবর্তন করে। এটি ফায়ারিংয়ের সময় সৃষ্ট মাইক্রোস্কোপিক তাপীয় ত্রুটি এবং ড্যাংলিং বন্ডগুলিকে প্যাসিভেট করতে পারে। পরীক্ষার ফলাফল দেখায় যে এই চিকিৎসা EL ওয়াটারমার্ক এবং ফার্নেস-বেল্ট চিহ্ন কমাতে পারে, পাশাপাশি Voc এবং FF উন্নত করতে পারে।
LECO: TOPCon ধাতবকরণ দ্বন্দ্বের মাধ্যমে একটি অ-সাম্য পথ
TOPCon-এর প্রাথমিক সম্প্রসারণের সময়, সামনের দিকের ধাতবকরণ একটি প্রধান ফলন বাধা হয়ে দাঁড়িয়েছিল। পৃষ্ঠের পুনর্মিলন কমাতে, TOPCon কোষের সামনের দিকটি সাধারণত কম ডোপিং ঘনত্ব সহ একটি অগভীর ইমিটার ব্যবহার করে।
একটি অগভীর জংশন এবং কম ডোপিং কাচের ফ্রিটযুক্ত প্রচলিত উচ্চ-তাপমাত্রার সিলভার পেস্টের জন্য একটি দ্বন্দ্ব তৈরি করে। যদি পেস্টটি পর্যাপ্তভাবে ফায়ার না করা হয়, তবে যোগাযোগ প্রতিরোধ অত্যন্ত উচ্চ থাকে। যদি এটি খুব আক্রমণাত্মকভাবে ফায়ার করা হয়, তবে অগভীর জংশন ভেদ হয়ে যেতে পারে, লিকেজ তৈরি করে এবং FF শূন্যের দিকে নিয়ে যায়।
লেজার-বর্ধিত যোগাযোগ অপ্টিমাইজেশন, বা LECO, এই দ্বন্দ্ব সমাধানের জন্য তৈরি করা হয়েছিল। LECO একটি অ-তাপীয়-সাম্য ফটোইলেকট্রিক প্রক্রিয়া ব্যবহার করে। ধ্বংসাত্মক বিশ্বব্যাপী উচ্চ-তাপমাত্রা গরম করার পরিবর্তে, এটি একটি উচ্চ-তীব্রতার লেজার দিয়ে চার্জ ক্যারিয়ারদের উত্তেজিত করে এবং প্রায় 10 V বা তার বেশি রিভার্স বায়াস প্রয়োগ করে।
শক্তিশালী বায়াস এবং ফটোজেনারেটেড ক্যারিয়ারের সম্মিলিত প্রভাবে, আন্ডারফায়ারিংয়ের কারণে সংযোগহীন দুর্বল অন্তরক বিন্দুগুলি স্থানীয় অ্যাভালাঞ্চ ব্রেকডাউনের মধ্য দিয়ে যায়। মুক্ত ক্যারিয়ারগুলি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের দ্বারা ধাতু-অর্ধপরিবাহী যোগাযোগের মাধ্যমে চালিত হয়, যা কয়েক অ্যাম্পিয়ারের স্থানীয় স্রোত তৈরি করে।
এই শক্তিশালী স্রোতগুলি মাইক্রোস্কোপিক যোগাযোগ বিন্দুতে স্থানীয় জুল গরম তৈরি করে। এটি ন্যানোসেকেন্ড থেকে মাইক্রোসেকেন্ড সময়সীমায় মাইক্রো-ফায়ারিং তৈরি করে।
LECO TOPCon ফায়ারিং কৌশলকে আক্রমণাত্মক বিশ্বব্যাপী গরম থেকে লক্ষ্যযুক্ত স্থানীয় মেরামতে পরিবর্তন করে। পেস্ট সরবরাহকারীরা উত্সর্গীকৃত LECO-সামঞ্জস্যপূর্ণ কাচের ফ্রিট সিস্টেম ডিজাইন করতে পারে। প্রচলিত বেল্ট-ফায়ারিং প্রক্রিয়া তখন অগভীর ইমিটার রক্ষার জন্য সামান্য আন্ডারফায়ার থাকতে পারে, যখন LECO পিছনের প্রান্তে স্থানীয় বৈদ্যুতিক ব্রেকডাউন তৈরি করে এবং যোগাযোগ প্রতিরোধ হ্রাস করে।
যাচাইকরণ ফলাফল দেখায় যে LECO ছাড়া কোষগুলি অত্যধিক যোগাযোগ প্রতিরোধের কারণে ব্যর্থতার কাছাকাছি কাজ করতে পারে। LECO চিকিৎসার পরে, যোগাযোগ প্রতিরোধ হ্রাস পায় যখন প্যাসিভেশন বজায় থাকে। FF বৃদ্ধি পায়, যা 0.2 শতাংশ পয়েন্টের বেশি পরম রূপান্তর-দক্ষতা লাভের দিকে নিয়ে যায়।
LECO-এর এখনও একটি প্রক্রিয়া সীমা রয়েছে। যদি আলোর তীব্রতা খুব কম হয়, যোগাযোগ মেরামত অসম্পূর্ণ থাকে। যদি এটি খুব বেশি হয়, জালি অপসারণ এবং কাঠামোগত ক্ষতি হতে পারে।
যখন লেজারের তীব্রতা 375 MW/cm² এর ধ্বংসাত্মক মানে পৌঁছায়, তখন FF 0.84 থেকে 0.65 এ নেমে যেতে পারে, যা প্রায় 24% হ্রাস। Voc 0.745 V থেকে 0.695 V এ কমতে পারে, যখন Jsc 41.8 mA/cm² থেকে 40.8 mA/cm² এ নেমে যায়।
LECO দ্বারা তৈরি মাইক্রোস্কোপিক যোগাযোগ নেটওয়ার্কেরও কিছুটা অ-সাম্য তাপীয় ভঙ্গুরতা রয়েছে। EL বিশ্লেষণ দেখায় যে যখন একটি LECO-চিকিৎসিত কোষ দ্বিতীয় উচ্চ-তাপমাত্রার ফায়ারিং চক্রের মধ্য দিয়ে যায়, তখন দ্বিতীয় ফায়ারিং তাপমাত্রা 280°C থেকে 680°C পর্যন্ত বৃদ্ধি করলে প্রতিষ্ঠিত মাইক্রো-পরিবাহী পথগুলি বিঘ্নিত হতে পারে।
যোগাযোগ প্রতিরোধ আবার খারাপ হয়, FF উল্লেখযোগ্যভাবে সঙ্কুচিত হয় এবং প্রাথমিক কোষের দক্ষতা 26.35% হ্রাস পেতে শুরু করে।
FF শুধুমাত্র একটি শতাংশ নয়। এটি উৎপাদন ফলনের স্পন্দন।
সৌর কোষ উৎপাদনের ব্ল্যাক বক্সের ভিতরে তাকালে একটি বিষয় পরিষ্কার হয়: ফিল ফ্যাক্টর একটি পরীক্ষাগার পরীক্ষকের উপর দেখানো বিমূর্ত শতাংশের চেয়ে অনেক বেশি।
মাইক্রোস্কোপিক স্তরে, FF হল ক্যারিয়ার পরিবহন পথ বরাবর সিরিজ প্রতিরোধ এবং শান্ট প্রতিরোধের মধ্যে টানের চূড়ান্ত প্রকাশ। একটি উৎপাদন লাইনে, এটি ধাতবকরণ পেস্টের পরিবাহিতা সীমা, স্ক্রিন প্রিন্টিংয়ের যান্ত্রিক নির্ভুলতা এবং বেল্ট-ফায়ারিং ফার্নেসের তাপমাত্রা প্রোফাইলে ছোট পরিবর্তনগুলি রেকর্ড করে।
একটি নতুন PV চক্রে যেখানে অ-সিলিকন খরচ ইতিমধ্যে নীচের কাছাকাছি এবং মূলধন সম্প্রসারণ আরও চাহিদাপূর্ণ হয়ে উঠছে, প্রতিটি প্রধান উচ্চ-দক্ষতা প্রযুক্তি একই মৌলিক সমস্যার মুখোমুখি হয়।
HJT-কে নিম্ন-তাপমাত্রা নিরাময় সীমার মধ্যে একটি নির্ভরযোগ্য পরিবাহী নেটওয়ার্ক বজায় রাখতে হবে। BC কোষগুলিকে শুধুমাত্র একটি মাইক্রোস্কোপিক দূরত্ব দ্বারা পৃথক করা ধনাত্মক এবং ঋণাত্মক ইলেক্ট্রোডের মধ্যে ফুটো নিয়ন্ত্রণ করতে হবে। TOPCon প্যাসিভেশন রক্ষা করার সময় যোগাযোগ মেরামত করতে ফায়ারিং, লাইট ইনজেকশন এবং LECO-এর উপর নির্ভর করে।
লক্ষ্য সবসময় একই: PN জংশনে প্রবেশ করে এবং ফুটো তৈরি না করে ইন্টারফেস যোগাযোগ প্রতিরোধ হ্রাস করা।
নির্মাতাদের জন্য, শুধুমাত্র পরম দক্ষতার মান অনুসরণ করা আর যথেষ্ট নয়। একটি বুদ্ধিমান উৎপাদন ব্যবস্থার উচিত রিয়েল টাইমে ছোট FF পরিবর্তনগুলি পর্যবেক্ষণ করা এবং QFLS এবং ছদ্ম J-V বিশ্লেষণের মতো অ-ধ্বংসাত্মক ডায়াগনস্টিক পদ্ধতির সাথে একত্রিত করা। এটি আরও স্থিতিশীল পরবর্তী প্রজন্মের উচ্চ-দক্ষতা সৌর কোষ উৎপাদনের দিকে ব্যবহারিক পথ।
Ooitech-এর দৃষ্টিভঙ্গি
FF-এর প্রকৃত মূল্য হল একটি উৎপাদন অ্যালার্ম হিসেবে এর গতি। একটি স্থিতিশীল লাইনে FF-কে Rs, Rsh, EL প্যাটার্ন, সিউডো-FF, ফায়ারিং তাপমাত্রা এবং মেটালাইজেশন ডেটার সাথে একত্রে ট্র্যাক করা উচিত, প্রতিটি ফলাফল আলাদাভাবে বিবেচনা না করে। TOPCon, HJT এবং BC প্রযুক্তির জন্য, এই সম্মিলিত ডেটাসেট চূড়ান্ত দক্ষতা বণ্টনে গুরুতর ফলন ক্ষতি দেখানোর অনেক আগেই একটি বিচ্যুত প্রক্রিয়া উইন্ডো প্রকাশ করতে পারে।
