电容器用高方阻金属化薄膜电极设计、解析与性能调控

金属化介质薄膜是高压电容器的关键组成部分,由于其突出的耐温耐压性能,被广泛应用于电力系统、脉冲功率和新能源汽车等领域。金属化薄膜具有优异的自愈特性,但在大电流冲击下,极薄的金属电极极易出现断裂、失效等现象,是影响电容器安全稳定运行的重要因素。此外,体积大、容量小等问题也严重限制了薄膜电容的应用,并由此形成了技术壁垒。而金属化介质薄膜在向小型化高容量发展的过程中,除新型介质薄膜材料的影响外,超薄高方阻金属化电极结构的设计对薄膜电容器性能的影响也逐渐开始显露。本文旨在综述近年来高方阻金属化薄膜的电极结构设计,及表/界面工程在电极结构设计中的应用与发展。总结过往从电极厚度、元素、图案化对金属化电极结构进行设计的局限性和存在的问题,分析了随着金属电极厚度从微米级向纳米级转变过程中界面在电气特性中承担的角色,偏重结合其自愈特性与电极结构相互作用的关系进行阐述。结合光电半导体领域中超薄金属化薄膜界面研究成果中介质薄膜金属化可以借鉴的界面研究方法,为应用于未来新能源领域中储能用超薄金属化膜如何利用界面开展结构设计及性能调控等方面提供参考。系统阐述了微观基础研究领域中金属化薄膜结构与界面设计对宏观电气性能调控的预测,并从根本上提出薄膜电容器领域发展的国产化关键技术。

高方阻密栅电池发射结方阻的优化

主要介绍了晶体硅太阳电池光电转换效率的工艺优化,特别是对高发射结方阻方面,以及后道工序中如何使之适应高方阻工艺。在高方阻方面主要采用了深结高方阻,这主要是从工艺稳定性方面考虑。通过一系列工艺的优化及大量实验,获得了高达635 mV的开路电压,5.817 A的短路电流,均值18.67%的电池效率。

高方阻太阳能电池用正面银浆导电机理研究

分别研发了适用高方阻和低方阻晶硅太阳能电池的正面银浆A和B,并将两者应用到尺寸为156 mm×156 mm,方块电阻分别为60Ω/sq、85Ω/sq的多晶硅电池片上。结果显示两种银浆制备的60Ω/sq多晶硅电池片性能十分接近,而85Ω/sq多晶硅电池片性能差异明显。在利用A、B两种浆料制备的85Ω/sq多晶硅电池片中,B的Rs较A高8.15 mΩ,FF低8.1%,Eff低2.28%,接触电阻率是A的5倍以上。并将A、B两种银浆印刷于已经扩散、镀膜的抛光单晶片上,烧结后再使用HNO3、HF依次腐蚀银和玻璃,观察玻璃、硅界面的状态。结果表明A在硅上留下的腐蚀坑较B的数量多、分布均匀、腐蚀深度均一,且A的玻璃层厚度更小,对氮化硅的开孔率更高。

单晶硅太阳电池高阻密栅工艺的研究

扩散高方阻匹配密栅丝网印刷工艺是提升单晶硅太阳电池效率的主要方向之一,高方阻,即浅结扩散能够减少"死层",密栅网版缩窄了金属栅线的间距以减少发射区电池横向移动的复合,同时,增加了副栅线总面积,提高填充因子FF,最终达到提升电池效率的目的,本文通过对比三种不同扩散工艺的方块电阻和ECV浓度。分析高方阻对太阳电池电性能参数的影响。结果表明:方阻为85Ω/□的发射区电池转换效率提高了0.1%。

低压扩散机理及其对扩散方阻均匀性的影响研究

传统的太阳能电池扩散工艺采用常压扩散,随着高效晶硅电池的发展,扩散结深的不断变浅,常压扩散已难以满足晶体硅太阳能电池高效、低成本发展的技术要求。低压扩散通过在反应管内提供低压工艺环境,提升扩散制结的性能。对低压扩散机理进行了详细分析,从扩散分子自由程、掺杂原子分压比和气场均匀性等方面详细分析了低压扩散对高方阻均匀性的影响关系。采用新型低压扩散炉进行工艺实验测试,结果表明,低压扩散在可达到扩散方阻目标值110Ω时更好的均匀性,载片量较常压扩散大幅度提升,具有无可比拟的生产优势,是未来扩散技术的主要发展方向。

减压扩散高阻密栅技术应用研究

本文对减压扩散机理及高阻密栅技术作了详细的分析,并就设备及工艺方面的关键技术进行了阐述,最后对减压扩散高方阻工艺及密栅匹配技术电池效率进行了对比分析,有以下结论:(1)减压扩散在工艺优化后,方阻均匀性得到大幅改善,达到3%以内。(2)减压扩散电池效率完全可达到常规产线的水平,且在高阻密栅方面更有优势,可有效提升太阳电池效率。

量产效率>22.3%的高阻密栅PERC太阳电池及性能研究

采用低压三步法通磷源扩散制备低掺杂浓度的p-n结,并应用于高阻密栅p型单晶硅钝化发射极局域背接触(PERC)太阳电池。通过增加第二步小氮的流量以改变扩散后硅片的方阻。随着方阻的增大,发射极表面掺杂浓度降低、俄歇复合降低、平均少子寿命增加。通过ECV测试,研究不同方块电阻对发射极掺杂浓度及结深的影响,结合发射极光电损耗机理的理论分析,确定优化的扩散后方块电阻180Ω/□及激光选择性掺杂区域方阻为80Ω/□,并对应细栅的数目为114。研究表明,随着发射极方块电阻的提高,太阳电池的短波响应显著提高,短路电流稳定提升80 mA,而通过对细栅线设计的优化,可抑制方阻提高对串联电阻及填充因子的影响,高方阻密栅PERC太阳电池的光电性能显著提升,电池效率稳定提升0.28%,转化效率达到22.3%,体现出高方阻密栅技术应用于PERC太阳电池的巨大潜力。

低压扩散机理及其对扩散方阻均匀性的影响研究

传统的太阳能电池扩散工艺采用常压扩散,随着高效晶硅电池的发展,扩散结深的不断变浅,常压扩散已难以满足晶体硅太阳能电池高效、低成本发展的技术要求。低压扩散通过在反应管内提供低压工艺环境,提升扩散制结的性能。通过对低压扩散机理的详细分析,从扩散分子自由程、掺杂原子分压比和气场均匀性等方面详细分析了低压扩散对高方阻均匀性的影响关系。采用新型低压扩散炉进行工艺实验测试,结果表明,低压扩散在可达到扩散方阻目标值110Ω时获得更好的均匀性,载片量较常压扩散大幅度提升,具有无可比拟的生产优势,是未来扩散技术的主要发展方向。

晶硅太阳电池低压扩散工艺优化研究

随着高效晶硅太阳电池技术的发展,低压扩散工艺以其均匀性好,产量大,成本低的优势,成为未来发展的主要方向。对低压扩散工艺进行优化研究可以提高扩散均匀性,从而提升晶硅电池光电转换效率。