矽晶太陽能電池於燒結過程產生的翹曲行為模擬與殘留應力分析

Translated title of the thesis: Residual Stress Analysis and Bow Simulation of Crystalline Silicon Solar Cells Induced by Firing Process
  • 陳 志宏

Student thesis: Doctoral Thesis

Abstract

近年來矽晶太陽能電池為了降低成本,太陽能晶片尺寸越來越大且厚度越來越薄。以致於燒結過程所產生的翹曲問題越來越被重視,本文提供一套系統化的方法來模擬太陽能電池於燒結過程中的翹曲行為,這套方法包含三個部份: (1) 奈米壓痕實驗求得正面銀膠和背面鋁膠的材料參數;(2)電子顯微鏡求得銀膠和鋁膠的厚度;(3) 利用非線性有限元素分析模擬太陽能電池燒結過程。本文利用這套方法模擬單晶矽太陽能電池於燒結過程所產生的翹曲變形量,和Huster和Hilali建議的翹曲變形量計算公式相比更為貼近實驗數據。並進一步利用這套方法分析澆鑄法(cast method)和限邊薄片狀晶體生長法(Edge-defined film fed growth EFG)所製成的多晶矽太陽能電池,發現矽晶片的材料非等向性對於翹曲的影響很小。這套方法同時可以針對矽晶太陽能電池進行幾何參數分析,當背面鋁膠厚度增加時,翹曲變化量也會跟著增加;正面銀膠則具有抑制翹曲的效果,當正面銀膠厚度每增加10?m時,大約可以減少0 1mm的翹曲變化量。這套方法同時可以提供正面銀膠柵線的設計,以3柵線(3-busbar)太陽能電池為例,當柵線增加銀膠面積時,翹曲變化量也會減少,同時可以檢示柵線於燒結後的塑性應變,其塑性應變較大之處較容易於燒結的過程中發生破壞。這套方法同時提供了矽晶太陽能電池於燒結後的殘留最大主應力的大小與分佈,同時發展出簡單的殘留應力計算公式來計算矽晶太陽能電池於燒結後的殘留應力。
Date of Award2016 Sep 1
Original languageChinese
SupervisorHsuan-Teh Hu (Supervisor)

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