Development of nanoparticle copper screen printing pastes for silicon heterojunction solar cells

材料科学 丝网印刷 固化(化学) 接触电阻 氧化铟锡 电阻率和电导率 纳米颗粒 复合材料 扫描电子显微镜 纳米技术 光电子学 冶金 图层(电子) 工程类 电气工程
作者
Boon Heng Dennis Teo,Ankit Khanna,Vinodh Shanmugam,Ma Luisa Ortega Aguilar,Maryknol Estrada Delos Santos,Darius Jin Wen Chua,Wei‐Chen Chang,Thomas Mueller
出处
期刊:Solar Energy [Elsevier BV]
卷期号:189: 179-185 被引量:28
标识
DOI:10.1016/j.solener.2019.07.055
摘要

This paper reports the development of copper screen printing pastes for silicon heterojunction solar cells. Nanoparticle copper paste formulations with a varying amount of copper (percentage by weight) were evaluated in terms of printability, line resistance, and contact formation to Indium-Tin Oxide (ITO) transparent conductive oxide layers. The screen-printed Cu samples were cured under vacuum conditions (<300 ppm O2) at temperatures between 200 °C and 400 °C for 30 min. Scanning electron microscopy was used to investigate Cu nanoparticle sintering at the microstructural level and determine optimal curing conditions for the pastes. The optimized Cu paste formulation yielded consistent finger widths between 53 and 60 μm and finger heights above 20 μm. The average specific contact resistivity of the Cu-ITO contact for the best-performing paste formulation under optimal curing conditions was 0.4 mΩ·cm2. The resistivity of printed Cu lines after curing at 400 °C for 30 min was 27 μΩ·cm. In terms of printability and contact resistance to ITO, the paste formulations developed in this study are suitable for application to silicon heterojunction cells. Steps to further improve the resistivity of the printed Cu lines are discussed. Insights from this study revealed the critical influence of Cu paste composition, rheology, screen printing parameters, and curing conditions on the properties of printed electrodes.
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