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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:呂昇峰
研究生(外文):Lu Sheng-Feng
論文名稱:脈沖雷射應用於薄膜太陽能電池絕緣劃線加工之研究
論文名稱(外文):The Research of Thin-Film Solar Cell Scribing Processing by Pulse Laser
指導教授:陳德請陳德請引用關係
口試委員:張榮森丁挺洲
口試日期:2014-07-14
學位類別:碩士
校院名稱:逢甲大學
系所名稱:資訊電機工程碩士在職專班
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2014
畢業學年度:102
語文別:中文
論文頁數:42
中文關鍵詞:薄膜太陽能電池節能減碳優化製程雷射劃線製程設備
外文關鍵詞:Thin-film solar cellsCarbon reductionOptimization processLaser scribingProcessing equipment
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在CIGS薄膜太陽能電池背電極製程中,以不同的濺鍍條件製成厚度300nm含鉬薄膜的背電極,使用波長1064nm紅外線雷射進行絕緣劃線。絕緣劃線作用為使大面積太陽能板電壓值提升,在相對最大電壓、電流的狀況得到最大輸出功率。本研究探討背電極的不同鉬薄膜結構狀態下,使用雷射做絕緣劃線後,對膜層間接觸的物理及電氣影響。根據鉬薄膜的特性,高氬氣流量濺鍍可使鉬與底層玻璃基板有良好的結合,低氬氣流量時鉬和接續的吸收層(CIGS)有良好的結合性[1]。經實驗最佳化結果以低流量30 sccm成長、經13W雷射絕緣劃線的單層鉬薄膜獲得的結構特性為:絕緣線寬49µm、邊緣堆積低於0.413µm與2MΩ絕緣電阻。此條件為最符合生產成本考量下,又達到與上下膜層結合性佳之單層背電極鉬薄膜。
According to the back contact layer process of CIGS thin-film solar cell, this experiment focuses on coherence contact status of the Molybdenum layer with glass/ CIGS layer. The condition of Moly thickness fixed at 300nm by three kinds of sputtering conditions. Afterward using the 1064 wavelength laser scribes the sputtered Molybdenum laser. The purpose of scribing process mainly increases the amounts of cell. The related high voltage/ current can cause the maximum power by increase the cell number. Base on the characteristic of Moly film, sputtering with the high flow Argon process air can cause a good coherence contact with glass substrate. On the other hand, the low flow Argon can let the Moly has fine contact with CIGS layer[1]. Considering the cost of actual production, the experiment can reach the good contact both side with glass and CIGS layer, and also the result of 49µm line width and 2MΩ isolated resistance by used the 30 sccm low flow Argon together with 13W IR laser isolation scribing process.
誌 謝 i
摘 要 ii
Abstract iii
目 錄 iv
圖 目 錄 vii
表 目 錄 ix
第一章、緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 研究目的與方法 2
1.3 文獻探討 3
1.4 章節概述 5
第二章、CIGS薄膜太陽能電池的製程及實驗施作設備 6
2.1 CIGS薄膜太陽電池簡介 6
2.2 CIGS薄膜太陽電池結構、串方放式以及製程 7
2.3 濺鍍製程 8
2.4 雷射絕緣劃線製程 10
2.5 雷射劃線設備 12
第三章、脈沖雷射應用於太陽能電池製程 16
3.1 薄膜太陽能電池絕緣劃線 16
3.2 薄膜太陽能面板邊緣材料雷射脫落製程 17
3.3 加工雷射之構造及原理 20
3.3.1 雷射聚焦光路與光斑調變模組 21
3.3.2 二維雷射掃描系統 22
第四章、實驗與分析 24
4.1 試片前處理 25
4.1.1 前清潔處理 25
4.1.2 試片規格 25
4.2 薄膜及雷射製程 26
4.2.1 單膜層鉬製作 26
4.2.2 背電極雷射絕緣劃線 28
4.3 分析 29
4.3.1 薄膜結構分析 29
4.3.2 單膜層鉬電性檢測 30
4.3.3 單膜層鉬附著力分析 32
4.3.4 單膜層鉬殘留應力分析 34
4.3.5 單膜層鉬對雷射的差異 35
4.3.6 實驗結果分析 37
第五章、結論與未來展望 38
參考文獻 40
作者簡介 42
[1]H. J. Scofield, A. Duda, D. Albin, B. L. Ballard, P.K. Predecki,“Sputtered olybdenum bilayer back contact for copper indium diselenide-based polycrystalline thin-film solar cells,”Thin Solid Films, No. 260, 1995, pp. 26-31.
[2]X. Donglin, L. Jangzhuang, X. Man, Z. Xiujian, “Electrodeposited and selenized CIGS thin for solar cells,” Non-Crystalline Solids No. 354, 2008, pp. 1447-1450.
[3]M. Bar, W. Bohne, J. Rohrich, E. Strub, S. Linder, M. C. Lux-Steiner, C. H. Fischer, T. P. Niesen, F. Karg, “Improvement of minority carrier diffusion length in Si by Al gettering.” J. Appl. Phys, No. 7, 2004, pp. 38-58.
[4]M. A. Martinez, C. Guillen, Materials Processing Technology, Vol. 143-144, 2003, pp. 326-331.
[5]張瑋恩,硒化銅銦鎵太陽能電池電極層之特性分析,國立東華大學電機工程學系,台灣,2008。
[6]杜誌祥,濺鍍CIGS薄膜之機械性質研究,中國機械工程學會第二十五屆全國學術研討會論文集,彰化、台灣,2008。
[7]友達光電網站,CIGS薄膜太陽能模組技術介紹,友達光電股份有限公司,2012。
[8]劉旺林博士,CIGS太陽能電池製程設備介紹,經濟部,2009/12。
[9]林鈞偉,「以射頻磁控法沈積氧化鋅薄膜之機械性質研究」,《機光電技術與應用研討會》,台北、台灣,2008。
[10]泓威科技網站,真空濺鍍設備,泓威科技有限公司2014。
[11]富臨科技,直立式直流濺鍍機使用說明,富臨科技工程股份有限公司,2009。
[12]Jenoptik., VotanTM Solas Multi Operator Instructions, Jenoptik AG, 2011.
[13]周琨祐、陳冠州,太陽能製程之劃線技術,機械工業雜誌,2011。
[14]Scanlab, intelliSCAN® 25 install and operating manual, p6, SCANLAB AG – 2008.03.
[15]楊宗銘,高功率雷射二維光學掃描伺服系統,國科會補助提升產業技術及人才培育研究計畫成果精簡報告,國立台灣科技大學電機工程系,2004。
[16]L. Assmann, J. C. Bernede , A. Drici, C. Amory, E. Halgand, M. Morsli, “Study of the Mo thin films and Mo/CIGS interface properties.”, Applied Surface Science, No. 246, 2005, pp. 159-166.
[17]曾敬傑,薄膜殘留應力分析,國立海洋大學機械與機電工程學系,p14,2011。
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