双面N型电池发射极钝化工艺技术研究

双面N型电池有望成为未来高效电池市场的一个重要电池类型,而硼发射极的钝化处理对于高效N型电池而言至关重要。本文对低成本、低温干法氧化钝化硼发射极技术进行了详细的研究,分析了温度及时间因素对低温干法氧化效果的影响,并制备获得了正面效率18.5%、背面效率16%、综合效率达21.7%的双面N型电池。由于低温干法氧化使用的设备为生产线通用的管式炉,具有设备费用低、工艺容易控制的优点,在N型双面电池大规模生产工艺推广中有很大的潜力。

“SE+PERC”单晶硅太阳电池发射极方阻均匀性提升工艺的研究

针对“SE+PERC”单晶硅太阳电池制备过程中,管式扩散炉扩散后硅片发射极方阻均匀性差的问题,在扩散工艺的“预沉积”步骤设计小氮气(N_(2))流量、氧气(O_(2))流量、炉内压强参数变化实验,研究小N_(2)流量、O_(2)流量和炉内压强变化对发射极方阻、方阻均匀性及太阳电池电性能的影响。研究结果表明:通过调整小N_(2)流量、O_(2)流量及扩散过程中的炉内压强可以有效提高发射极方阻均匀性,并提高太阳电池的光电转换效率。在小N_(2)流量为1000 sccm、O_(2)流量为600 sccm、炉内压强为80 kPa的工艺条件下可实现发射极的方阻均匀性最佳,均值为4.94%;此时“SE+PERC”单晶硅太阳电池的光电转换效率为23.11%。

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%。

PERC电池背表面钝化的PC1D仿真分析

采用PC1D软件仿真分析钝化发射极及背接触（passivation emitter and rear contact,PERC）电池;模拟结果表明：降低电池的背表面复合速率有利于增强电池性能、提高电池长波响应。PERC电池由于背表面钝化可采用较低的背场厚度;背钝化层中的表面电荷对高背表面复合速率的电池性能的提升作用显著,但在背表面复合速率较低时影响不大;实测得到PERC电池比常规全铝背接触电池的开路电压和短路电流分别增大1.56%和2.56%。

Al_(2)O_(3)/SiO_(x)N_(y)/SiN_(x)叠层钝化膜对PERC太阳电池性能及LID效应的研究

由于等离子体增强化学的气相沉积(PECVD)法制备的SiO_(x)N_(y)薄膜中含有大量H原子,因而具有优异的表面钝化性能。通过在PERC太阳电池的Al_(2)O_(3)/SiN_(x)背钝化叠层中间插入一层SiO_(x)N_(y)薄膜,形成Al_(2)O_(3)/SiO_(x)N_(y)/SiN_(x)结构,可避免SiN_(x)所带的固定正电荷对Al_(2)O_(3)负电荷场钝化效应的负面影响。试验结果表明,硅片少子寿命从原来的130μs提高至162μs,电池转换效率增加0.09%。同时,基于Al_(2)O_(3)/SiO_(x)N_(y)/SiN_(x)背钝化的PERC太阳电池的LID也得到了改善,由对照组的1.83%下降到实验组的1.09%。

PERC背钝化结构提升多晶硅太阳电池的光电转换性能研究

在工业产线上制备了PERC结构的多晶硅太阳电池,并研究了在电池背表面引入PERC背钝化结构对其光电转换性能的影响。结果表明:PERC背钝化结构能够提升电池的短路电流和开路电压,光电转换效率超过了20%。结合光学仿真及分析电池的关键光电参数知,其光电转换性能改善的原因可归结为PERC背钝化结构降低了长波太阳光子在背铝电极的寄生吸収损失和光生载流子的背表面复合损失。PERC背钝化结构能够提升多晶硅太阳电池的光电转换效率,并且其制备工艺与传统产线兼容,是一种优选的产业电池结构。

正交实验法分析单晶PERC电池背钝化最优条件

为了实现单晶背钝化PERC电池最优化背钝化效果,找出最佳工艺条件,利用正交实验方法对主要工艺参数因素进行了最优化研究。采用掺镓P型单晶硅片经过背钝化后测试膜厚、折射率以及电池片最终的转化效率等电学性能参数。通过正交实验表明,背钝化的最优化工艺条件为0.25 mbar的工艺腔压强、360℃温度设定、2.8的NH 3/SiH 4比率、1500 W的微波功率,在该条件下电池的平均测试效率可达22.35%,且V oc以及I sc等电学性能指标均达到较高水平。

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%。

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。

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%。

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。

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%。

Al_2O_3背钝化太阳电池量产工艺研究

通过在大规模工业生产线上进行Al2O3背钝化太阳电池试制,对最终结果进行分析研究,总结出对Al2O3背钝化太阳电池有着主要影响的工艺过程与工艺步骤,为Al2O3背钝化太阳电池的生产提供参考。

低温低压氧化工艺对PERC单晶硅太阳电池性能影响的研究

以采用低温低压氧化工艺的PERC单晶硅太阳电池为研究对象,将在(600~700℃低温段、200mbar低压条件下制备的二氧化硅层作为PERC单晶硅太阳电池发射极表面的钝化层,并对该种太阳电池与未采用氧化工艺的PERC单晶硅太阳电池的性能进行测试及对比。测试结果显示:采用低温低压氧化工艺的PERC单晶硅太阳电池与未采用氧化工艺的PERC单晶硅太阳电池相比,光电转换效率可提高0.64%,方块电阻可增加8.3Ω/□,少子寿命可提高59.76μs,开路电压和短路电流可分别提高0.01080 V和0.13 A。由此可知,低温低压氧化工艺是提高PERC单晶硅太阳电池光电转换效率的有效途径。以期可为更高效PERC单晶硅太阳电池的制备提供参考。

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。

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。

薄晶体硅PERC电池的工艺研究

随着切割技术的进步,晶体硅电池制作得越来越薄,这符合晶体硅电池降低成本、提高效率的技术发展趋势。文章模拟了不同厚度钝化发射极及背局域接触(PERC)电池的效率;基于110,130,150,170μm 4种厚度的单晶硅薄片制作了PERC电池,通过表征其I-U特性、量子效率(QE)、电致发光(EL)来研究薄片电池制作的工艺问题。

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°。

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%.