对降低单晶太阳电池组件光衰的扩散工艺的研究分析

太阳电池由于能够对太阳能进行有效吸收,并转换为电能,而得到广泛应用。在实际应用中发现,单晶太阳电池组件常常会出现光衰现象,因此对电池的整体性能造成影响。为此,可对太阳电池制备中的扩散工艺进行优化改进,借此来降低单晶太阳电池组件的光衰。基于此点,该文从单晶太阳电池组件光衰的成因及危害分析入手,论述了降低单晶太阳电池组件光衰的扩散工艺。希望通过该文的研究能够对单晶太阳电池性能的进一步提升有所帮助。

链式热氧化与槽式碱抛光工艺条件对PERC单晶硅太阳电池光电转换效率的影响

针对PERC单晶硅太阳电池制备工艺中3合1工序的链式热氧化工艺的氧化性能与槽式碱抛光工艺酸洗槽的去氧化能力的工艺窗口及匹配性进行了研究。首先设计实验分别测试链式热氧化工艺条件(包括温度、氧气流量)、槽式碱抛光工艺的酸洗槽液体浓度对扩散后硅片表面掺杂浓度及PERC单晶硅太阳电池光电转换效率的影响;再根据初步实验结果对链式热氧化工艺与槽式碱抛光工艺的匹配性进行分析,得到整体3合1工序的优化工艺方案;然后采用电化学微分电容电压(ECV)测试扩散后硅片表面掺杂浓度及结深的变化情况,对研究结果进行了佐证,最终达到提升PERC单晶硅太阳电池光电转换效率的目的。研究结果表明:3合1工序中的链式热氧化工艺与槽式碱抛光工艺对扩散后硅片表面掺杂浓度及PERC单晶硅太阳电池电性能存在重要影响,优化链式热氧化工艺的温度、氧气流量与槽式碱抛光工艺的酸洗槽液体浓度,提高二者的匹配性,使氧化能力与去氧化能力均达到临界点,可以最大程度地提高PERC单晶硅太阳电池的光电转换效率。

海外单晶硅太阳电池生产线建设的分析与研究

近些年,中国光伏产业进入存量市场的激烈竞争局面。海外光伏产业链建设需求庞大,应充分利用好自身优势,把握好“走出去”做大增量市场的机会。在分析海外光伏市场发展现状的基础上,对PERC、TOPCon、p型IBC、HJT单晶硅太阳电池技术的投资成本进行了拆解,并对采用这4种太阳电池技术路线的海外生产线的建设成本和设备投资回报进行对比;然后通过海外实际项目案例,对海外以PERC和TOPCon单晶硅太阳电池技术为代表的生产线建设情况进行了研究分析。分析结果显示:当前阶段,PERC单晶硅太阳电池生产线预留升级p型IBC单晶硅太阳电池技术和TOPCon单晶硅太阳电池技术是目前最适合在海外投资建厂的技术。

硅片表面织构对PERC单晶硅太阳电池电性能影响的研究

通过调整制绒腐蚀液添加剂中表面活性剂和成核剂的添加比例,制备出不同表面织构的硅片,研究了表面活性剂和成核剂的添加比例对硅片表面微观形貌和反射率,以及PERC单晶硅太阳电池电性能的影响规律。结果表明:随着表面活性剂添加比例的增加,腐蚀液对硅片的清洗效果逐渐增强,存在黑斑、麻点及脏污的太阳电池的占比逐渐减少;同时,单晶硅片表面形成的金字塔尺寸(宽度)逐渐减小,比表面积先增大后减小,从而导致太阳电池的光电转换效率呈现先升高再降低的规律;当表面活性剂的添加比例为0.6%时,太阳电池的光电转换效率达到最大值,为22.736%。随着成核剂添加比例的增加,单晶硅片绒面金字塔的均匀性逐渐提升,当成核剂的添加比例大于0.8%时,绒面金字塔的均匀性基本稳定,太阳电池的光电转换效率也达到最大值,为22.784%。

铝背场对单晶硅太阳电池输出特性的影响

利用PC1D软件模拟了n+/p-p+结构的单晶硅太阳电池铝背场与硅片厚度对其输出特性的影响。结果表明,有铝背场时太阳电池获得明显的开路电压、短路电流以及光电转换效率的增益;硅片厚度越小,铝背场对其输出特性的影响越大;在有铝背场情况下,硅片厚度为120μm时,可获得最大的光电转换效率。

高方块电阻发射区对单晶硅太阳电池性能影响

研究通过提高发射区的方块电阻和采用合适的工艺技术,制备了性能优良的单晶硅太阳电池。采用丝网印刷技术制备了40Ω/□常规发射区和60Ω/□高方块电阻发射区单晶硅太阳电池并对其性能进行了分析研究。扩展电阻法分析表明:60Ω/□发射区的表面活性磷杂质浓度和结深比40Ω/□发射区的分别降低了12.8%和14.9%。尽管60Ω/□发射区太阳电池的串联电阻增加了0.141Ω/cm2导致填充因子下降了1.24%,但是短路电流密度和开路电压分别提高了1.31 mA/cm2和1.2 mV,最终转换效率仍然提高了0.4%。

常规单晶硅太阳电池在低倍聚光条件下应用研究

利用常规单晶硅光伏电池 ,在进行输出特性研究的基础上 ,设计研制出带有非对称复合抛物面聚光器的光伏发电系统。该系统利用聚光器的有效聚光比随季节的变化 ,使光电池上接收到的太阳辐射量全年相对均衡 。

激光消熔单晶硅太阳电池理论模拟与实验对照

采用热动力学的方法建立连续激光消熔单晶硅太阳电池的理论模型,计算简化模型温度场分布的解析解。根据实际中激光消熔单晶硅模型的高度非线性化,使用优化网格步长的Matlab程序,采用有限差分方法,在合适的时间内计算模拟了过程中非稳态温度场的分布以及消熔深度、消熔宽度和消熔形貌,得到的模拟结果与实验观测相吻合。

单晶硅太阳电池制备工艺探讨

本文介绍目前晶体硅太阳电池制造工艺,通过实验给出各个工艺流程的工艺参数及可调节范围,说明各环节对太阳电池的贡献及注意问题。提出了通过优化各工艺流程来提高晶体硅太阳电池效率的一些方法。

单晶硅太阳电池的温度特性及温度对其影响研究

为提高单晶硅太阳电池的输出性能,加强单晶硅太阳电池的转换功效,这需要人们进一步了解单晶硅太阳电池各方面的特性,抓住对单晶硅太阳电池产生最大影响的因素。经实验测试发现温度是单晶硅太阳电池功效的最主要影响因素,文章从单晶硅太阳电池的温度特性分析入手,进而探究温度对单晶硅太阳电池各方面(开路电压、短路电流、填充因子、转换效率)的影响。

高方块电阻发射区单晶硅太阳电池的性能优化

通过提高发射区的方块电阻和优化发射区的磷杂质浓度纵向分布,制备了性能优良的单晶硅太阳电池。I-V测量分析表明:高表面活性磷杂质浓度浅结发射区太阳电池短路电流密度、开路电压和填充因子分别提高了0.32mA/cm2,1.19mV和0.22%,因此转换效率提高了0.22%。内量子效率分析表明:高表面活性磷杂质浓度浅结发射区太阳电池短路电流密度的提高是由于短波光谱响应增强了。SEM分析表明:高表面活性磷杂质浓度浅结发射区太阳电池在发射区硅表面沉积的Ag晶粒分布数量更多、一致性更好,从而更容易收集光生电流传输到Ag栅线,改善了太阳电池的性能。

高效单晶硅太阳电池的最新进展及发展趋势

晶体硅太阳电池是目前光伏市场的主流产品,其又可分为多晶硅电池和单晶硅(c-Si)电池。目前,多晶硅电池成本较低,市场份额较大,但其效率较低;单晶硅电池成本相对偏高,但其效率更高,市场份额小于多晶硅电池。随着硅材料和硅片切割技术的进步,单晶硅片的成本持续下降,且未来市场对高效率的高端光伏产品需求日益增长。因此,高效率的单晶硅电池将受到更多的关注。为进一步提高单晶硅太阳电池的效率,近几年的研究工作主要集中于提高硅片质量来降低体缺陷,寻找新型钝化材料来降低表面和界面缺陷,开发先进的减反技术(新型的绒面陷光结构和材料)以提高光的利用率,引入低电阻金属化技术降低串联电阻,优化PN结制备技术以及器件结构等。2014年至今,单晶硅太阳电池的转换效率得到连续突破。目前,最高效率是日本Kaneka公司创造的26.6%,其他效率达到或者超过25%的晶硅电池包括钝化发射极背面局部场接触(PERL)电池、交叉指式背接触(IBC)电池、硅异质结(SHJ)电池、交叉指式背接触异质结(HBC)电池、隧穿氧化层钝化接触(TOPCon)电池、多晶硅氧化物选择钝化接触(POLO)电池等。分析这些典型电池的关键技术可以发现,栅线电极与c-Si的金属-半导体接触复合成为影响电池效率的关键因素。为减小这些复合,一方面通过电池背面局部开孔来减小金属与c-Si直接接触的面积,包括钝化发射极背场点接触(PERC)、PERL、钝化发射极和背面全扩散(PERT)等电池。另一方面则是开发既能够实现优异的表面钝化,同时又无需开孔便可分离与输运载流子的新型载流子选择性钝化接触技术,如SHJ电池、TOPCon电池等。此外,采用交叉指式背接触技术与其他电池结构结合则是最大限度提高光利用率的必然选择,包括IBC电池和HBC电池。本文介绍了当前国际上转化效率达到或超过25%的典型高效单晶硅太阳电池,分别对其器件结构、核心工艺、关键材料等进行了分析,在总结这些高效单晶硅太阳电池各自特点的基础上对该领域的发展前景进行了展望。

单晶硅太阳电池技术分析

简要叙述太阳电池的发展历程及当前的状况,针对目前单晶硅太阳电池研究热点,从单晶硅材料、制绒、扩散、钝化、浆料、印刷、烧结、高效电池的工艺及设备等方面分别进行了深入分析,对其提高阳光的吸收能和光电转换效能的技术发展做出预测。

氧化太阳电池硫化原因及改善措施分析

针对p型SE-PERC单晶硅太阳电池的氧化现象,通过扫描电子显微镜扫描太阳电池氧化位置和正常位置来分析氧化现象产生原因,然后分析太阳电池氧化区域微观图像上存在的黑点的元素成分,最后给出了预防太阳电池氧化的措施。分析结果显示:太阳电池氧化区域黑点的成分主要为硫元素,而太阳电池氧化实际上是银栅线位置发生硫化导致的。因此减少生产过程中硫元素的引入,可有效预防太阳电池发生氧化。

单晶硅太阳电池在槽式聚光与普通光照条件下伏安特性的对比研究

为进一步对开发聚光热电联供系统提供依据与指导,在槽式聚光器中,设计了槽式单晶硅太阳能电池热电联供测试系统,并在太阳聚光条件下对单晶硅太阳电池进行了伏安特性的测试。测试结果表明,普通单晶硅太阳能电池在聚光10倍左右的情况下,开路电压变化不大,开路电流放大了4.1倍左右,伏安特性曲线基本满足线性关系。

背电极花样对单晶硅太阳电池机械性能的影响

用三点弯方法研究了3种不同背电极花样的单晶硅太阳电池前后主电极附近以及铝背场和细栅区域的机械性能,初步探讨了背电极花样对断裂强度的影响。研究表明:背电极花样对太阳电池的断裂强度有明显影响,通过改进背电极花样能够有效提高太阳电池的机械性能,降低其破碎率。

添加剂对单晶硅太阳电池表面织构化的影响

在传统的氢氧化钾/水/乙醇制绒体系中添加酸类(酒石酸,硼酸)、表面活性剂(甲基纤维素、十二烷基磺酸钠、聚乙二醇PEG400)等添加剂,研究了添加剂含量对制绒面形貌和反射率的影响。研究表明,制绒液中酒石酸质量浓度为400×10-6时制绒效果最好,硅片反射率降低到原始硅片的55.48%;混合添加100×10-6酒石酸、200×10-6硼酸的制绒效果更加明显,反射率达到原始硅片的40.81%。而在酒石酸/硼酸混合体系中添加质量分数为0.2%的表面活性剂PEG400时制绒效果较好,硅片反射率降低为原始硅片反射率的40.45%。

薄单晶硅PERC太阳电池纯铝背电极快速烧结研究

利用热蒸发设备在30 mm×30 mm的单晶硅PERC太阳电池背表面蒸镀约2μm厚的纯铝电极,采用工业链式烧结炉对该背电极进行烧结,发现当烧结峰值温度913.8℃及铝硅固溶时间13s左右时电池效率最大。进而,以硅片厚度和背电极材料为变量,设置4组(100μm背铝浆、100μm背纯铝、170μm背铝浆、170μm背纯铝)156 mm×156 mm单晶硅PERC电池,利用各背电极材料相应优化温度场进行烧结,发现170μm纯铝背电极电池效率最高达16.42%,平均效率相对于同厚度背铝浆电池高0.37%,且100μm纯铝背电极电池翘曲度可忽略,因而认为纯铝电极相较于铝浆电极有利于提升电池效率以及能够有效降低大面积薄电池的翘曲程度。

PERL结构单晶硅太阳电池的研究

通过采用SiO2/SiNx叠层膜作为背钝化介质层,PECVD沉积掺硼氧化硅结合激光掺杂形成局部背场,依次经过背面溅射铝、低温烧结形成背面电极,电镀形成正面电极制备PERL结构单晶硅太阳电池。对比不同清洗条件对表面钝化的影响,背面电极不同烧结条件对单晶PERL电池电性能的影响,优化后单晶电池转换效率可达20.36%。

高效单晶硅太阳电池的结构分析与设计

完成了对目前光电转换效率最高的商品单晶硅太阳电池的结构分析,并结合其结构特点得到了影响转换效率的关键因素.完成了全背电极太阳电池的版图设计,采用高少子寿命硅材料,进行了多项工艺实验,发现绒面制作前的硅片表面预处理条件对短路电流值有重要影响,预处理时间的不同造成短路电流值有显著差别.