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Optimal Design of Narrow Line‐Width Front Contact Grid Pattern for Silicon Solar Cells and Low‐Cost Fabrication of Electroless Nickel Plated Imprint Lithography Hard Stamp

DOI:10.1002/adem.201900734 期刊:Advanced Engineering Materials 出版年份:2019 更新时间:2025-09-19 17:13:59
摘要: Herein, a systematic investigation on the design and development of a cost-effective nickel hard stamp suitable for fabrication of a new front-side metallization pattern to reduce the shadow losses in solar cells is demonstrated. Finite element analysis (FEA)–based simulations indicate an optimal ?nger width of (cid:1)20 μm with inter?nger spacing of 1000 μm which can effectively enhance solar cell ef?ciency by (cid:1)1% due to reduced shadow loss. The optimal grid design is further patterned by means of nanoimprint lithography (NIL) followed by an electroless deposition method. A cost-effective, electroless deposited nickel hard template is developed for NIL patterning using UV pattern transfer. To avoid the physical damages during the imprinting process and improve the durability of the NIL stamp, silane-based antiadhesive coating is used which can withstand up to 18 cycles of imprinting process. The nickel hard stamp exhibits improved hardness of 5.63 GPa and roughness of 8 nm and is used to transfer the narrow-line width patterns during the imprinting process. The proposed industry-ready technology overcomes the limitations of the existing screen printing process pertaining to the formation of high-aspect-ratio narrow line-width ?nger grid patterns.
作者: Mahaboobbatcha Aleem,Karthikeyan K. Karuppanan,Appu Vengattoor Raghu,Nijil Satheesan,Balachander Krishnan,Biji Pullithadathil
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研究概述 实验方案 设备清单

To design and develop a cost-effective nickel hard stamp suitable for fabrication of a new front-side metallization pattern to reduce the shadow losses in solar cells.

FEA-based simulation studies determined the optimized design of front-side solar cell metallization pattern. A cost-effective fabrication method was demonstrated for the fabrication of nickel hard stamp using nickel electroless deposition. The nickel hard stamp was capable of withstanding up to 18 imprinting cycles after FOTS-based anti-adhesive coating, exhibiting improved hardness and Young’s modulus.

The study focuses on the fabrication and durability of nickel hard stamps for solar cell applications, with potential limitations in scalability and cost-effectiveness for industrial-scale production.

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