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通过电化学丝网印刷对PVD金属叠层进行选择性种子层图案化以应用于太阳能电池

DOI：10.1002/pip.3206 期刊：Progress in Photovoltaics: Research and Applications 出版年份：2019 更新时间：2025-09-16 10:30:52
摘要： 电化学丝网印刷（ESP）作为一种可用于叉指背接触（IBC）或硅异质结（SHJ）太阳能电池等器件的薄金属叠层图案化工艺，其原理验证已得到证实。通过该工艺，成功在100纳米物理气相沉积（PVD）铝层上实现了125×125平方毫米叉指背接触网格的图案化。为提升图案化分辨率，研究对ESP工艺进行了优化，在100纳米厚铝层上实现了平均宽度36±5微米的矩形沟槽图案。目前ESP技术可应用于PVD铝、铜或两者叠层材料。最终构建的铝铜金属叠层结构不仅通过待加工层下方的第二金属层改善了ESP加工时的电流分布均匀性，还为后续铜电镀工艺提供了额外优势。该技术从晶圆基板向聚合物薄膜的成功转移极大拓展了应用场景——尽管待加工表面形貌会影响印刷效果。
作者： Katharina Gensowski，Jonas Eckert，Sebastian Bechmann，Ralf Weber，Jonas Bartsch，Mathias Kamp，Raphael Efinger，Gabriele Mikolasch
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

为了证明电化学丝网印刷（ESP）作为一种薄金属叠层图案化工艺的原理可行性，该工艺可用于叉指背接触（IBC）或硅异质结（SHJ）太阳能电池。

研究成果

在125×125平方毫米的100纳米铝层、以及硅晶圆和箔片上的Al（100纳米）/Cu（20纳米）叠层上展示了ESP工艺，其中单层材料可实现选择性去除。在金属叠层上实现的电化学蚀刻沟槽平均宽度为：硅基底110微米，箔片基底150微米。显微镜检查显示这些沟槽完全无残留物。不过，在硅基底上仍未实现完全的电接触分离，这需要进一步深入研究。通过电镀铜，图案化的铜籽晶层平均增厚至7微米高度。

研究不足

非均匀的电流分布是采用ESP工艺对单金属层进行图案化时面临的一大挑战。通过调节刮刀压力和工艺参数，可在一定程度上控制图案化沟槽中的金属残留量?；Ш蟠碛兄谇宄庑┕挡壑械慕鹗舨辛?。

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