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          Last update : August 25, 2014
Study of the front side metallization of silicon solar cells

Étude de la métallisation de la face avant des cellules photovoltaïques en silicium


Sébastien Thibert

Grenoble INP-Pagora


PhD thesis defended on April 23, 2014
Thèse soutenue le 23 avril 2014

LGP2

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Energy is one of the main problems of this new millennium. The photovoltaic electricity should have a significant role in the future energy mix.

At an industrial scale, the front side metallization of silicon solar cells is performed by screen printing of a silver paste. This step is critical in production lines because it determines both their cost and their final performance. Consequently, it is necessary to limit the amount of printed silver paste while maximizing the cell efficiency.

The first part of this work is focused on the effects of the printing parameters on these two crucial aspects. To ensure the photovoltaic industry growth, the screen printing process should be replaced in coming years. The seed and plate concept is an innovative solution during which a first layer is printed and thickened by plating. Thanks to its flexibility and low pressure during printing, the flexographic printing process seems particularly well suited to meet the seed layer requirements at an industrial level. The second part of this work focuses on the development of this printing technique.

Résumé

L’énergie est une problématique majeure de ce nouveau millénaire. L’électricité d’origine photovoltaïque devrait jouer un rôle conséquent dans le futur bouquet énergétique mondial.

À l’échelle industrielle, la métallisation de la face avant des cellules photovoltaïques est réalisée grâce au dépôt d’une pâte d’argent par sérigraphie. Cette étape est critique dans la chaîne de fabrication des cellules car elle régit leur coût et leur performance finale. En particulier, il faut limiter la masse d’argent imprimée et maximiser le rendement des cellules.

La première partie des travaux présentés dans cette thèse est focalisée sur l’impact des paramètres de la sérigraphie sur ces deux aspects. Pour assurer le développement de la filière photovoltaïque, de nombreuses alternatives sont étudiées actuellement en vue du remplacement, à plus ou moins long terme, du procédé standard de métallisation. Le concept de double couche est une solution innovante durant laquelle une première couche est imprimée, puis épaissie par voie électrolytique. Grâce à sa flexibilité et aux faibles pressions exercées au cours de l’impression, le procédé flexographique semble répondre au cahier des charges du premier dépôt. La seconde partie des travaux exposés dans cette thèse est axée sur le développement de cette technique d’impression.

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