类单晶硅太阳电池制绒工艺及光致衰减现象研究

类单晶硅作为一种较新的太阳电池用硅材料,进一步了解类单晶硅太阳电池的工艺及性能显得非常必要,文中通过酸碱两步制绒法对类单晶硅的制绒工艺进行了探讨,然后对常规工艺制备的类单晶硅太阳电池进行了光致衰减实验,经过与单晶硅及多晶硅太阳电池的对比发现,类单晶硅太阳电池表现出了相对优越的稳定性。实验表明类单晶硅太阳电池具有一定的优势,其发展前景广阔。

低成本多晶硅太阳电池光致衰减的研究

研究了多晶硅太阳电池的光致衰减现象,电池所用材料为国产的物理冶金法提纯的低成本多晶硅.实验发现,国产的低成本多晶硅材料制备的太阳电池在光照初期有一定的震荡式衰减,但衰减幅度小于10%,当经过长时间9 h的光照后,效率衰减变得不明显.初步认为造成此现象的可能机理是BOi缺陷对和FeiBs对分解-复合模型两种机制共同起作用,但以FeiBs对的分解-复合为主要机制.

晶体硅光伏组件初始光致衰减评估方法研究

光致衰减是掺硼晶体硅组件的常见现象。通过室内稳态模拟实验和室外自然光暴晒实验,研究了晶体硅组件的初始光致衰减现象,定量化分析了晶体硅组件初始光致衰减达稳定时的总辐照量,探讨了负载方式、通风条件等对晶体硅组件初始光致衰减程度的影响。结果表明,单晶组件的初始光致衰减较多晶组件规律性要好;不同负载方式中,组件开路情况下衰减最小,并网与短路方式下基本一致;通风条件的恶劣会加大组件的初始光致衰减程度。

多晶硅背钝化太阳电池的光致衰减研究

背钝化技术可以显著提升太阳电池的效率,但会使电池存在较大的光致衰减。该文系统研究了硅片种类和氢钝化技术对量产多晶硅背钝化太阳电池的光致衰减特性的影响,结果显示,掺Ga和B-Ga共掺硅片可以显著抑制多晶硅背钝化太阳电池的光致衰减,通过电注入诱导氢钝化技术可进一步改善电池的光稳定性。因此,在量产中实现B-Ga共掺硅片或掺B硅片与电注入处理技术相结合的方式都可以较好地解决多晶硅背钝化太阳电池光致衰减过大的问题。

晶硅掺镓抑制太阳电池光致衰减效应的研究

采用掺镓晶硅和掺硼晶硅制备的寿命片和太阳电池片分别进行光致衰减实验,用WT-2000少子寿命测试仪和Halm电池电学性能测试仪等研究了它们受光照前后少子寿命和电学性能的变化。发现掺镓单晶寿命片的少子寿命衰减率比掺硼单晶寿命片低50%左右,掺镓单晶PERC电池和掺镓多晶常规电池转换效率的衰减率比掺硼单晶PERC电池和掺硼多晶常规电池分别降低3.41%和0.92%。这些结果表明晶硅太阳电池的光致衰减效应主要是晶硅中少子寿命降低导致的,晶硅掺镓后能有效抑制太阳电池的光致衰减现象。

再生处理抑制单晶硅太阳电池光致衰减效应的研究

掺硼晶硅电池经过长时间光照后电池效率会出现明显的衰减。针对此问题,研究再生处理对晶硅电池光致衰减效应的影响。将SiNx/Al2O3寿命片和单晶钝化发射极和背局域接触（PERC）电池片在400 W/m^2光照下200℃保温10 min进行再生处理,结果发现未经再生处理的寿命片光照1710 min后少子寿命衰减率为63.33%,电池效率衰减率为4.32%,再生处理后样品的衰减率分别降低至5%和0.48%,表明再生处理能有效抑制晶硅电池的光致衰减效应。未经再生处理的寿命片光照前后硼氧（B-O）复合体浓度分别为1.38×10^11和7.01×10^11cm^-3,再生处理后的B-O复合体浓度分别为2.90×10^10和4.44×10^10cm^-3,再生处理后的寿命片光照后B-O复合体的浓度较处理前低一个数量级,且处于稳定的不会造成少子复合的再生状态。

光热退火对多晶PERC太阳电池光致衰减效应的影响

针对多晶PERC电池严重的光致衰减问题,研究不同退火方式对多晶PERC太阳电池光诱导衰减效应的影响,通过设计不同退火条件,对退火后的寿命片和电池片光电性能进行系统表征,发现不同退火条件对多晶寿命片和电池片的光衰有较大影响。通过研究对比确定最佳工艺,可较大程度地抑制多晶PERC太阳电池的光衰效应,同时又不影响电池片的转换效率,为探究抑制多晶PERC太阳电池光衰提供了方法和思路。

烧结曲线对多晶PERC太阳电池光致衰减效应的影响

针对多晶PERC太阳电池其较大的光衰效应会影响功率输出的问题,研究烧结曲线对多晶PERC太阳电池光致衰减效应的影响。在常规烧结曲线1的基础上通过改变烧结曲线峰值温度位置得到优化烧结曲线2和优化烧结曲线3,然后将双面沉积Al2O3/SiNx叠层钝化膜的寿命片和丝网印刷后的多晶PERC电池分别采用不同烧结曲线热处理,最后将样品在70℃、800 W/m2环境下进行45 h光衰处理。结果发现经过烧结曲线1~曲线3处理后的寿命片少子寿命衰减率分别为63%、42%和23%,多晶PERC太阳电池转换效率的衰减率分别为6.46%、3.55%和2.30%,光衰处理后的多晶PERC电池的EL测试结果显示烧结曲线1亮度最小,曲线2次之,曲线3最大。以上结果表明,仅通过烧结炉的烧结曲线优化就可以很明显地减小多晶PERC太阳电池的光致衰减幅度,可为探究抑制多晶PERC太阳电池光致衰减效应的方法提供一种全新的思路。

直拉单晶硅太阳电池光致衰减特性研究及模型建立

通过测定沿晶体轴向不同位置的氧浓度变化趋势,系统研究整根晶体轴向氧杂质和硼掺杂浓度对电池光致衰减幅度的影响,提出轴向氧曲线的概念,并通过数据回归分析建立电池光致衰减的数学模型,有助于定量判断特定掺杂浓度的硅片所制作的太阳电池光致衰减的水平,具有很好的实际应用价值。

晶体硅光伏电池初始光致衰减测试方法研究

介绍我国主导的国际标准提案IEC 60904-11《光伏器件第11部分:晶体硅光伏电池初始光致衰减测试方法》的推进过程,重点研究提案当前版本(CD稿)主要技术内容,包括光致衰减辐照强度、电池控制温度、光致衰减测试程序(最大输出功率测量、初始辐照量、测试终止条件)等。

掺镓单晶硅太阳电池和组件的光致衰减性能研究

分别使用掺镓和常规掺硼单晶硅片制备了太阳电池与组件,对电池进行了光照和空焊处理,再采用Halm电池电性能测试仪测试了两种单晶硅太阳电池和组件在光照和空焊实验前后的光电性能。实验结果表明,在相同光照条件下,采用掺镓单晶硅片所制太阳电池的光衰率比用掺硼单晶硅片的低0.91%。空焊后的掺镓单晶硅太阳电池各项光电性能参数的一致性没有出现明显变化,这有利于减少太阳电池之间的失配损失。还发现掺镓单晶硅太阳电池组件的CTM(cell to module)值高于掺硼单晶硅太阳电池组件的CTM值。总之,掺镓单晶硅太阳电池能更好地抑制光致衰减效应,并减小串焊工艺对太阳电池光电性能的影响,获得更高的太阳电池组件功率。

P型多晶电池的光致衰减测试

以P型晶硅为基材的太阳能电池片存在着光致衰减,但目前主流的P型多晶电池工艺流程的光致衰减情况却并不确定。文章对电阻率为1～2Ωcm的定向生长P型多晶电池所进行的光致衰减测试和分析发现:光致衰减主要发生在光照射后的3～4 h;采用丝网印刷技术制作的效率为17.1%的多晶电池的绝对效率衰减为0.15%,效率为16.4%的多晶电池的绝对效率衰减为0.08%;并通过热处理可成功地将电池效率恢复。

光伏组件电池片光致衰减特性的研究

本文研究了直拉单晶硅棒不同位置切片制成的电池片光致衰减的特性,发现了硅棒不同位置沿晶体轴向氧浓度的变化趋势,探究了单晶硅棒氧含量和硼掺杂浓度对所制电池片光致衰减幅度的影响,并通过数据回归分析建立了单晶电池片光致衰减的数学模型,有利于人们根据单晶硅棒的硼掺杂浓度分析所制电池片光致衰减的情况,具有良好的实际应用价值。

不同温度条件下晶体硅光伏组件光/电致衰减

晶体硅光伏组件存在多种光/电衰减机制,为了研究不同衰减条件的影响,该文首先对不同条件的衰减机理进行探讨;然后进行不同类型的衰减试验,并对试验结果进行分析。通过试验发现,所有类型的太阳电池均有光致或电致衰减现象;相较于PERC太阳电池,TOPCon太阳电池的光致及电致衰减速率较慢,同时在光致衰减(LID)试验中稳定周期最长;在LID试验后,所有类型太阳电池均会发生高温光致衰减。分析电致衰减(CID)与高温光致衰减(LeTID)试验衰减数据,发现组件功率衰减与填充因子变化呈正相关。

基于不同位置掺硼直拉单晶硅片的PERC电池的原位光衰及电注入复原

将1根商业化太阳能级掺硼直拉单晶硅(Cz-Si,Czochralski silicon)棒,从头至尾间隔一定距离切割出5组硅片,采用标准工业化工艺流程将它们制成钝化发射极和背面电池(PERC,passivated emitter and rear cell),然后对其进行了暗退火(200℃,30 min)→第1次光衰(45℃,1 sun,12 h)→电注入复原(175℃,18 A,30 min)→第2次光衰(45℃,1 sun,12 h)处理,并对其在处理过程中的性能变化进行了跟踪测试。结果表明,所制备的PERC电池的光衰(LID,light induced degradation)和复原(regeneration)由B-O缺陷的光衰和复原反应起主导作用,而Fe-B对的分解起次要作用。第1次光衰时7.03%~9.69%的效率相对降级率,由B-O缺陷引起的光衰和Fe-B对的分解共同造成;而第2次光衰时0.43%~0.81%的效率相对降级率,由Fe-B对的分解单独造成。电注入复原能够完全钝化PERC电池内部的B-O缺陷,且钝化后的B-O缺陷在第2次光衰条件下是稳定的。由硅棒中部硅片制成的PERC电池具有更高的效率和开路电压以及更低的相对衰减率。此外,光衰和复原处理只影响PERC电池在中长波段的光谱响应。

PERC电池EL黑斑对于光伏组件性能的影响

目前国内光伏电站使用的主流组件为单晶PERC(passivated emitter rear cell)组件,PERC电池结构特点决定其对硅片表面状态非常敏感,背面钝化膜与硅片间出现任何异常或污染,均会导致PERC电池EL下出现黑斑或黑点。设计对比试验,通过量子效率测试以及LBIC分析,研究黑斑对于电池片性能的影响,再用多个电池片封装成组件,通过LID试验分析PERC电池EL黑斑对于组件性能的影响,结果表明黑斑对于电池片性能的影响较小,通过CTM分析在同样投入成本的情况下,组件制造厂家可通过减少EL黑斑组件来增加自己的产能和利润,而PERC电池EL黑斑对于光伏组件光致衰减的影响很大,而且不可逆,这说明EL黑斑主要是杂质金属污染所致,这也更深入的解释了EL黑斑形成的原因,对于工程设备的质量把控和监造提供理论支撑。

温度和辐照对半片与叠瓦光伏组件性能的影响

针对新型光伏组件技术半片组件和叠瓦组件比较系统地研究了辐照和温度对组件电学性能稳定性的影响。按照IEC61215和IEC61853标准,在室内的虚拟环境和光伏电站里的实际环境中测试了温度和辐照对常规、半片和叠瓦组件电学性能稳定性的影响。在AM1.5标准辐照条件下,叠瓦和半片组件主要电学参数的相对温度系数绝对值均比常规组件有大幅度的降低,展现出更高的热稳定性,且热稳定性与辐照度正相关。在0~80°辐照入射角内两种组件的光利用率都大于常规组件,展现出更高的辐照角度稳定性。经户外环境的累计辐照后,半片和叠瓦组件的光致衰减效应比常规组件较弱,具有更高的长期辐照稳定性。半片和叠瓦组件的性能在温度、光入射角度和长期辐照方面的稳定性均比常规组件有所提高,这一结果主要归因于小面积电池导致的更强的热机械应力抵抗能力、电路产生更小的焦耳热以及内部部分电池并联而减弱的热斑效应。

非晶硅太阳电池的衰减与退火

讨论了影响非晶硅太阳电池稳定性的因素,介绍了改善非晶硅材料稳定性的方法,进行了非晶硅太阳电池光致衰减测试。描述了电流注入退火和热退火对非晶硅太阳电池性能的改善。

非晶硅薄膜太阳电池户外衰减效应的研究

非晶硅薄膜太阳电池最主要的问题之一就是会发生光致衰减,而这种衰减特性对电站的安装有很大的影响,导致安装容量无法准确地估量。本文对非晶硅薄膜太阳电池进行了户外衰减测试,得到电池IV参数随着季节变化的衰减特征以及开路短路状态对衰减的影响,并用缺陷衰减机制和等效电路对户外的衰减结果进行分析。实验结果表明:非晶硅薄膜太阳电池的衰减随着季节呈周期性的动态变化,同时负载的变化对衰减产生很大的影响。

p型铸造单晶硅光注入再生后LID与LeTID的机制分析

光致衰减(LID)与热辅助光诱导衰减(LeTID)是晶硅太阳电池的2种主要衰减,其典型光注入条件分别为25℃、1 sun(LID环境)和75℃、1 sun(LeTID环境)。从有效少子寿命的角度研究p型铸造单晶硅的衰减机制。200℃、7 suns光注入处理过程中样品少子寿命先下降后恢复,这一过程称为光注入再生处理。在LID环境下,无光注入再生处理的样品具有快速与慢速2个衰减阶段,光注入再生处理的样品只有快速衰减阶段。计算两组样品带隙中央附近的缺陷电子/空穴俘获截面比k约为7,表明其中缺陷与直拉单晶硅(Cz-Si)中的BO缺陷相同。对光注入再生处理的样品,在LeTID环境下的衰减阶段计算出k约为35,此数值与多晶硅(mc-Si)中LeTID缺陷的一致。