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%。

硅片切割线痕对太阳电池电性能影响的研究

金刚线切割是目前光伏行业主要的单晶硅片切割方式,但硅片被切割后其表面会留有线痕。首先对切割线痕在硅片表面的分布状态及线痕形貌在硅片碱制绒前后的变化进行了量化分析,然后针对硅片表面不同线痕深度对太阳电池电性能及良率的影响进行了研究,最后在硅片线痕深度小于等于15μm的基础上,分析了硅片线痕对细栅的影响机理。得到以下结论:1)金刚线切割的硅片存在多种状态的线痕,碱制绒只是在微观层面形成了金字塔结构,但并不能改变线痕宏观层面的轮廓曲线。2)切割线痕会造成硅片表面形成V形沟壑,且当细栅与沟壑垂直时,会对丝网印刷时栅线的连续性造成一定影响。3)对于线痕深度为10~15μm的硅片,采用细栅垂直于线痕的丝网印刷方式时,太阳电池出现了严重的EL断栅及发黑现象,并且影响到其电性能;而采用细栅平行于线痕的丝网印刷方式时,降低了EL断栅概率,并且太阳电池电性能基本不受影响,但存在一定概率的局部印刷粗细不均的情况。该研究对提升太阳电池光电转换效率和良率有积极的参考价值。

高效单晶硅太阳电池的研制

简述了高效单晶硅太阳电池的初步研制结果。对电阻率不同的ＣＺ和ＦＺ材料和不同的电池结构进行了实验。为了提高效率，对发射区钝化工艺、分区轻（ｎ＋）重（ｎ＋＋）扩散、背场、表面织构化技术和氯化氢清洗等工艺进行了试验研究。目前制备的最好电池，其效率为１８．６３％。

掺Ga高效单晶硅太阳电池抑制光衰研究

P型掺B单晶硅制作的太阳电池光照10h后产生3％～6％的效率衰减。该文制备常规掺B和不同掺Ga剂量的P〈100〉单晶硅并切片制备高效晶硅太阳电池，对硅片物理参数和电池光伏特性参数进行测试对比分析。用标准模拟光源对样品电池分别进行光衰实验对比，结果证实：掺Ga单晶硅太阳电池不仅能保持与掺B单晶电池相同的光电转换效率，而且能强烈地抑制光衰。

单晶硅小金字塔绒面及其对太阳电池性能的影响

研究了TMAH(四甲基氢氧化铵)和NaOH腐蚀液在制作单晶硅片小绒面中的应用,制作出平均尺寸小于2μm的金字塔绒面;比较了不同硅片预处理(酸减薄、碱减薄、原片)对金字塔绒面尺寸、均匀性、覆盖率以及反射率的影响以及电池的I-V性能,分析了不同绒面结构对接触电阻的影响;指出单晶硅小金字塔绒面是使用激光制备高效晶体硅太阳电池的关键。

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。

单晶硅太阳电池纳米减反射膜的研究

报道了用热喷涂工艺制备单晶硅太阳电池纳米减反射膜的研究结果 ,讨论了衬底温度对 Ti Ox 纳米减反射膜结构及折射率的影响 ,优化了热喷涂的工艺条件 ,并研究了 Ti Ox 纳米减反射膜对单体太阳电池效率的贡献。实验证明 ,用热喷涂工艺制备的纳米 Ti Ox 减反射膜可使 1 0 0 mm× 1 0 0 mm单体太阳电池的平均光电转换效率增加 8%～ 9%。

单晶硅太阳电池工业化绒面技术研究

利用氢氧化钠稀溶液的各向异性腐蚀是大规模生产单晶硅太阳电池表面陷光结构的主要方法,介绍了碱腐蚀的基本原理和单晶硅太阳电池制绒生产工艺,分析了绒面制备过程中易出现的问题,并给出了这些问题相应的一些处理方法。根据化学反应方程式,计算了药品补加的量,并解释了溶液失效的原因,提出了延长溶液使用寿命的方法。

单晶硅太阳电池发射区结构设计与工艺优化

首先利用TCAD半导体器件仿真软件全面系统地分析了不同发射区表面浓度和结深对P型单晶硅太阳电池短路电流、开路电压、填充因子及转换效率的影响。然后以获得最优的发射区结构参数为目标，对热扩散工艺和离子注入工艺进行了仿真研究。仿真结果表明，发射区表面浓度和结深的变化对单晶硅太阳电池输出特性产生显著影响。当发射区表面浓度为5×10^20cm^-3，结深为0．1μm时，太阳电池转换效率最高，可达20．39％。若采用热扩散工艺制备发射区，扩散温度范围为825～850℃，扩散时间范围为10～20min；若采用离子注入工艺制备发射区，当注入剂量为1×10^17cm^-2，注入能量为5keV时，退火温度范围为850～875℃，退火时间范围为5～15min。

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。

T型发射区单晶硅太阳电池的输出特性研究

利用TCAD半导体器件仿真软件对具有T型发射区结构的单晶硅太阳电池进行了仿真研究。全面系统地分析了在不同衬底少子寿命情况下,不同T型发射区深度对太阳电池外量子效率、短路电流密度、开路电压、填充因子及转换效率的影响。仿真结果表明：采用T型发射区结构可在一定程度上提高常规均匀发射区太阳电池的电学性能;T型发射区结构对700～1200nm长波段入射光的外量子效率具有明显的改善作用;当衬底少子寿命一定时,太阳电池短路电流密度、填充因子均随T型发射区深度的增大而增大,而开路电压随T型发射区深度的增大而减小;当T型发射区深度大于80μm时,对于低衬底少子寿命的单晶硅太阳电池,T型发射区结构对其转换效率的改善效果最为显著。

体内和表面复合中心对单晶硅太阳电池电学性能的影响

利用TCAD半导体器件仿真软件详细地分析了体内和表面复合中心对产业化P型单晶硅太阳电池电学性能的影响。重点分析了当复合中心存在于太阳电池体内和表面时,电池内量子效率、暗电流及转换效率的变化特点。结果表明:对于单晶硅太阳电池,存在体复合中心临界密度(≈1×10^(13) cm^(–3))和表面复合中心临界密度(≈1×10^(12)cm^(–3))。当体内和表面复合中心密度分别小于其临界密度时,复合中心对太阳电池内量子效率、暗电流、短路电流密度、开路电压及转换效率的影响较小。但当体内和表面复合中心密度大于其临界密度时,随着体内和表面复合中心密度的增大,太阳电池电学性能随之显著降低。

锗掺杂磁控直拉单晶硅太阳电池

介绍了锗掺杂浓度为(1～1.5)×1019cm-3的10Ω·cm磁控直拉单晶硅衬底上BSFR(back surface field and reflection)和BSR(back surface reflection)太阳电池的制备和电性能.BSR锗掺杂单晶硅太阳电池的AM0效率最高为12.3%.BSFR锗掺杂单晶硅太阳电池的AM0效率达到15%.利用1MeV的高能电子对制备的锗掺杂单晶硅太阳电池进行了辐照实验.作为对比,对全部常规10Ω·cm的CZ单晶硅太阳电池也进行了实验.结果表明,锗掺杂浓度为(1～1.5)×1019cm-3的磁控直拉单晶硅太阳电池的电性能和抗辐照性能与常规直拉硅太阳电池基本相同.利用锗掺杂磁控直拉单晶硅片机械强度较高的优点,可以降低太阳电池生产过程破损率.

单晶硅太阳电池最高转换效率的模拟预测

利用AFORS-HET软件模拟单晶硅异质结太阳电池的性能,实验完成后显示当加大发射层的厚度后,电池的短波响应会减弱,短路电流也会随之减小。缓冲层厚度不大于30 nm时,电池的优劣波动很大。没有放入单晶硅异质时,效果很差;然而将本征非晶缓冲层放入非晶硅/单晶硅异质结界面处后,提高了电池效率。由该软件模拟的a-Si/i-a-Si:H/c-Si/i-a-Si:H/n+a-Si双面异质结太阳电池的转换效率最高会达到32.16%。