PERC太阳能电池的背面钝化工艺研究

区别于太阳能电池采用SiOx或AlOx与SiNx的叠层结构的背面钝化工艺,本文采用一种PERC太阳能电池的背面钝化工艺的新方法来叠层表面具有较高的固定正电荷。通过研究发现,优化后的新工艺制得的PERC高效电池具有更好的光电转换效率,较常规工艺电池片效率提高了0.4%。并对PERC高效电池的下一步优化和设计以及对工业应用提供了方法。

PERC太阳电池背面SiN_x折射率的优化

提高背反射率、降低背表面复合速率是提高太阳电池转换效率的重要研究方向之一。SiNx薄膜因其良好的钝化特性不仅应用在传统太阳电池发射极钝化,也同时应用在局部背接触太阳电池(PERC)背表面,起到背面钝化及增加背反射的作用。为增强PERC太阳电池背钝化、提高电池背面长波光子的反射率,在背表面AlOx/SiNx叠层膜模型基础上,提出并研究了不同折射率的双层SiNx对PERC太阳电池性能的影响,实验结果表明:采用折射率2.4/2.0的SiNx薄膜,PERC太阳电池电性能相对较好,相对常规背钝化电池,开路电压、电流密度以及转换效率分别提高了1.8 mV,0.16 mA/cm2,0.11%。

单晶PERC电池片AL_2O_3钝化层划痕的解决方法

电池片背面钝化层沉积工序,面临着划痕对AL_2O_3钝化层损伤的困扰,对电池片转换效率的提高产生了不良影响。分析产生划痕的主要因素,通过试验加以工艺验证,最后提出解决划痕的有效办法。

氮化硅薄膜对硅片背表面的钝化作用

采用等离子体增强化学沉积的方法（PECVD），在低衬体温度下制备不同厚度的双面氮化硅薄膜，通过准稳态电导法（QSSPCD）测试BOB—diffused和diffused硅片沉积不同厚度双面氮化硅薄膜烧结前后的少子寿命，研究发现，氮化硅薄膜厚度在17nm左右的时候，背面钝化效果有所下降，超过26nm的时候，效果基本一致。non-diffused烧结后的少子寿命下降很大，而diffused与之相反。结果表明，采用氮化硅作为背面钝化介质膜，可以改善材料的少子寿命，背面钝化膜可以选择在26—75nm之间。

太阳能电池背表面钝化的研究

利用PC1D模拟不同少子寿命的电池效率与背表面复合速率的关系,采用氮化硅和及其与二氧化硅薄膜的叠加层作为背面钝化膜,通过丝网印刷的方法形成条形局域背接触和局域背面点接触,条形接触的面积为背表面的25%,背面点接触孔径为250μm,间距2mm。经过RTP处理之后,两种不同的接触方式存在相同的问题,串联电阻大,并联电阻小,而利用腐蚀浆料的方法形成背面点接触,在电性能参数有少许改善。结果表明,在正常的烧结状态下,常规铝浆很难完全穿透氮化硅薄膜及其叠加层背面钝化层。而利用腐蚀浆料的方法形成背面点接触,在电性能参数有少许改善。

退火工艺对SiN膜及SiO_2/SiN双层膜钝化特性的影响

针对硅太阳电池的背表面钝化，研究了在多晶硅P型衬底上SiN膜及SiO2／SiN双层膜的热稳定性及在不同温度下两种膜的退火特性．通过准稳态光电导衰减法测试其少数载流子寿命，发现SiN膜比较适合于在500℃以内的温度下进行常规炉热退火，而SiO2／SiN双层膜则比较适合在600—700℃之间的温度下进行常规炉热退火．对SiN膜进行链式炉热退火实验表明，低温（700—850℃）条件下表面钝化效果最好．

金刚线切割的多晶PERC太阳电池背叠层钝化工艺的优化

为研究金刚线切割(DWS)的多晶钝化发射极背面电池(PERC)的背叠层钝化工艺对太阳电池长波光谱响应的影响,通过时域有限差分(FDTD)软件模拟传统铝背场电池与PERC电池的电场强度分布情况,并从背面膜层的折射率、钝化质量以及电池的电性能方面比较了两种不同的电池。通过研究发现,在多晶PERC太阳电池中采用背叠层钝化工艺后,能够使电池长波光谱响应增强。当硅片背面刻蚀量达到0.13 g,且在碱抛光工艺后SiO_(2)/SiN_(x)∶H叠层膜膜厚为200 nm时,电池的反射率达到最大值,尤其是退火温度为700℃时的钝化效果最佳,此时电池的光电转换效率也最高。

双面PERC太阳电池背面效率及双面率优化工艺

基于钝化发射极和背面接触(PERC)太阳电池工艺,对选择性发射极晶体硅双面PERC太阳电池背面效率及双面率优化进行了研究。采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)设备,制备了背面为AlOx/SiNx钝化膜层的双面PERC太阳电池。提出了几种不同背面钝化膜层的设计方案,分析了不同设计方案对双面PERC太阳电池背面效率及双面率的影响。测试结果表明,采用背面AlOx/SiNx叠层钝化膜、SiNx双层减反射膜、较大折射率梯度SiN_x膜层、较薄AlOx膜层及较薄SiNx膜层工艺,对提升双面PERC太阳电池背面效率及电池双面率效果显著,用最优设计方案制备的双面PERC太阳电池,其背面效率和双面率分别为14.96%和68.69%。

背面点接触结构在晶体硅太阳电池中的应用

背面点接触结构晶体硅太阳电池是实验室高效电池的一种。介绍了目前研究较多的两种背面点接触晶体硅太阳电池,比较了几种背部结构的设计方法和制造工艺,包括背面钝化层的材料选择、背反射层的光学性能、去背结技术以及点电极结构的设计等。并展望了背面点接触太阳电池在工业生产上的前景。

工业化双面PERC太阳电池研究

单面PERC电池已在实验室和产业化都证明了具有高的光电转换效率,兼容现有常规电池生产线,其生产工艺已逐渐变成单晶硅太阳电池的主流工艺。通过将PERC电池背面的全铝背场改成印刷铝栅线结构,可将单面PERC电池制作成为双面PERC电池。该文讨论高效双面PERC电池制作工艺,包括背面抛光反射率,背面氮化硅钝化膜的膜厚和折射率,背面导电铝浆对电池转换效率的影响,通过优化上述工艺,制作正面转换效率为21.67%及背面转换效率为16.06%,双面率为74.11%,可量产双面PERC太阳电池。

高效单晶硅PERC局部背表面场及接触的优化

钝化发射极和背面电池(PERC)技术可有效提高电池效率,在常规p型电池的背面增加了钝化层,并形成了局部背表面场(LBSF)结构。介绍了PERC结构电池的工艺流程,分析了背场(BSF)的形成机制,主要研究了PERC的LBSF制备工艺及影响要素。通过采用激光消融后清洗方法改善了背表面形貌,平整的背表面形貌有利于BSF的形成。通过优化烧结条件,电池的填充因子得到改善。讨论了激光开槽图形对开路电压以及填充因子的影响。测试结果表明,PERC转换效率绝对值提升了0.9%,达到20.83%,填充因子达到80.7%。

p型PERC双面太阳电池背面铝栅线的设计

钝化发射极背面接触(PERC)双面太阳电池(PERC+)背面采用丝网印刷铝栅线的设计,代替常规PERC电池背面全铝背场层,达到背面发电的效果。对不同背面铝栅线宽度的PERC+电池和常规PERC电池的电性能及激光开窗截面图进行比较,发现了不同宽度的铝栅线对电池背面空洞率和局部背表面场(LBSF)层的质量有较大影响,合适的铝栅线宽度能最大程度地保证PERC+电池的转换效率。实验得出在相同的激光开窗工艺下,当背面铝栅线设计宽度为250μm时,PERC+电池具有较好的铝栅线高宽比,烧结后的激光开窗区域形成了良好的LBSF层。同时,所有电池在测试时背景采用不反光黑布。测试结果显示,最优组的PERC+电池平均正面转换效率达到21.21%、平均背面转换效率达到13.97%。

PERC结构多晶硅太阳电池的研究

高效、低成本是目前硅太阳电池追求的主要目标。多晶硅太阳电池成本低,但其电性能较差。背面钝化及局部背接触是提高多晶硅太阳电池电性能的主要技术。通过采用SiO2/SiNx叠层膜作为背钝化介质层,依次经过背面开槽、丝网印刷、烧结形成背面局部接触,制备钝化发射极和背表面电池(PERC)结构多晶硅太阳电池。采用恒光源I-V特性测试系统测试其电性能,结果表明:较之常规铝背场多晶硅太阳电池,PERC结构电池在开路电压Voc、短路电流密度Jsc、转换效率η方面分别提高了13 mV、1.8 mA/cm2和0.67%(绝对值),其转换效率达到17.27%。PERC结构多晶硅电池采用了常规丝网印刷工艺,有利于实现高效多晶硅电池的产业化生产,具有很高的实际意义。

等离子体增强化学气相沉积工艺制备SiON膜及对硅的钝化

研究了等离子体增强化学气相沉积工艺条件对氮氧化硅膜的生长厚度及折射率的影响以及氮氧化硅/氮化硅叠层膜对p型硅片的钝化效果.实验结果表明,NH3的流量和N2O/SiH4流量比对氮氧化硅膜的影响较大,薄膜折射率能从1.48变化到2.1,厚度从30—60 nm不等.腔内压力和射频功率主要影响膜厚,压力越大,功率越大,沉积速率加快,生成的膜越厚.温度对膜厚和折射率的影响可以忽略.钝化效果显示,在有无NH3下,N2O/SiH4流量比分别为20和30时,退火后氮氧化硅/氮化硅叠层膜对p型硅的钝化效果最好,其潜在电压和少子寿命分别为652 mV,56.7μs和649 mV,50.8μs,均优于参照组氮化硅膜样品的钝化效果.

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%。

我校自主研制的单晶硅太阳电池转换效率达19.57%

近日，我校华南先进光电子研究院先进材料研究所自主研制开发的背面钝化单晶太阳电池（SMl56BSP），经过国家太阳能光伏产品质量监督检验中心的第三方检测机构测试，转换效率为19．57％．

基于宜科RFID的光伏电池制造流程追溯

太阳能作为可再生的清洁能源,已成为最具发展潜力的能源领域之一^而太阳能电池技术作为高效的太阳能储能利用方式,也经历了飞速的更新换代。对于普遍采用的晶硅电池技术而言,目前最便捷的技术升级方案就是PERC,即发射极及背面钝化电池技术。相较于普通电池,PERC电池增加了背钝化、激光开槽等工序,可使光电转换效率更高,从而也对生产工艺和制造过程提出了更高的技术要求。

低损伤选择性发射极太阳电池激光工艺

钝化发射极及背面接触(PERC)太阳电池技术叠加激光选择性发射极(SE)制备工艺是近年发展起来的提升PERC太阳电池效率的有效方法之一,但是在SE的制备过程中易发生磷硅玻璃(PSG)层被激光烧蚀的现象,导致电池性能下降。通过研究激光波长、脉冲频率、激光功率和扫描速度对硅片表面形貌、表面方块电阻、电池性能的影响,探索高效率、低损伤SE太阳电池的制备方法。实验结果表明,在激光波长为1 064 nm、激光功率为2 W、脉冲频率为30 Hz条件下可获得最佳电池性能,SE太阳电池光电转换效率最高达到22.01%,与传统工艺制备的太阳电池相比提升约0.51%。

电注入退火对多晶硅PERC太阳电池性能的影响

对掺镓和掺硼的二种多晶硅钝化发射极和背面电池进行了电注入退火研究,分别用Halm电学性能测试仪和量子效率测试仪分析了它们在不同条件处理后的电学性能和外量子效率变化.结果表明,以8.0A的注入电流在260℃的温度下处理2h,有利于促进电池由衰减态向再生态转变,电注入退火后电池的转换效率增加了0.83%,在光照5h后比初始值仅衰减了0.61%.电注入退火能有效降低多晶硅钝化发射极和背面电池的光致衰减效应,掺镓多晶硅钝化发射极和背面电池具有更低的光致衰减效应,相比掺硼多晶硅钝化发射极和背面电池光致衰减值降低了约50%.

聚苯乙烯微球辅助制备超薄PERC太阳电池

利用旋涂法将自制的聚苯乙烯(PS)微球涂覆到不同厚度的单晶硅片上,作为钝化发射极和背面电池(PERC)的背接触开口的掩模,然后用快速热退火工艺使PS微球挥发形成PERC电池的背接触开口,最后用磁控溅射在PERC电池背面生长一层Ag电极。利用该方法制备了面积为40 mm×40 mm、厚度分别为40、55和70μm的三种超薄单晶PERC太阳电池。制备的超薄太阳电池未出现任何翘曲。超薄太阳电池的电流密度-开路电压(Jsc-Voc)曲线和外量子效率(EQE)曲线测试结果表明,随着电池厚度的减小,电池的转换效率随之下降。其中,40μm厚的电池转换效率最高达13.6%,平均转换效率为13.3%,并展现出良好的柔韧性,极限弯曲角度达到135°。