PERC kaplama metalizasyonu için nikel tohum katmanının optimizasyonu
Optimization of nickel seed layer for PERC plating metallization
Yazar: MELİSA KORKMAZ ARSLAN
Danışman: PROF. DR. RAŞİT TURAN ; DOÇ. DR. HÜSNÜ EMRAH ÜNALAN
Orta Doğu Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı / Mikro ve Nanoteknoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Enerji = Energy
Dizin: Yarı iletken güneş pili = Semiconductor solar cell

Özet:
Güneş hücresi üretim maliyetlerine önemli katkı sağlayan faktörlerden biri,
metalizasyon sürecidir. Ön yüz metal kontakları için gerekli olan gümüşün artan
fiyatları, maliyeti düşürülmeye çalışılan üretimi zorlaştırmıştır. Buna çözüm
bulmak amacıyla, kıyaslanabilinir performans gösteren alternatif ve maliyeti düşük
metal kontaklarının arayışı hız kazanmıştır. Bu çalışma, güneş hücrelerinin ön yüz
metalleri için geçerli bir alternatif olarak Ni/Cu/Ag metal kontaklarını kaplama
yöntemiyle önermektedir. Nikel çekirdek tabakanın entegrasyonu, bakırın
difüzyonunu etkili bir şekilde engelleyerek bariyer olarak önemli bir rol
üstlenmektedir. Temel amaç, düşük kontak direnci açısından homojen ve etkili bir
nikel çekirdek tabakanın oluşturulmasıdır. Ardışık olarak, nikel çekirdek
tabakasının oluşturulmasını, bakır iletken tabakasının ve ince bir gümüş kaplama
tabakasının takip etmesi izler. Bu stratejik adımlar, pasifleştirilmiş yayıcı arka
kontak (PERC) güneş hücrelerinin endüstriyel olarak uygun üretimi için ön metal
kontak sağlamayı amaçlamaktadır. Ortaya çıkan örnekler, standart ekran baskılı gümüş metalizasyon yaklaşımıyla kıyaslanabilecek düşük temas direncine sahiptir.
Sonuç olarak, optimize edilmiş nikel çekirdek tabakasının oluşturulması ve ısıl
işlem parametrelerinin uygulanması sayesinde, Ni/Cu/Ag kaplama PERC güneş
hücrelerinde yaklaşık 8 mΩ/cm temas direnci elde edilmiş ve endüstriyel boyutta
(M2) %16'dan yüksek verimlilik seviyesine sahip hücreler üretilmiştir.

Abstract:
One of the significant contributors to the costs of solar cell fabrication lies in the
metallization process. Escalating prices of silver for front-side metal contacts have

presented challenges to cost-effective production. To address this, alternative, cost-
efficient metal contacts with compatible performance have gained momentum. This

study proposes Ni/Cu/Ag plated metal contacts as a viable alternative for front-side
metalization of solar cells. Incorporating a Ni seed layer is pivotal as a barrier,
effectively eliminating the diffusion of Cu. A paramount objective is establishing a
uniform and effective Ni seed layer regarding low contact resistivity. Sequentially,
Ni seed layer formation is followed by the deposition of a Cu conductive layer and
an Ag capping layer. These strategic steps collectively aim to provide a front metal
contact for industrially feasible Passivated Emitter Rear Cell (PERC) cell
production. The resultant samples exhibit a low contact resistivity comparable to the
standard screen-printed Ag metallization approach. Consequently, with optimized
Ni seed layer deposition and annealing parameters, contact resistance of
approximately 8 mΩ/cm is achieved for Ni/Cu/Ag plated PERC solar cells,
accompanied by an efficiency level of >16% by pilot scale industrial production
approach.