新型高效晶硅电池制造工艺进展与应用前景

新型高效电池是目前太阳能电池发展的方向。在简述太阳能光伏发电原理和传统晶硅太阳能电池成熟的制造工艺的基础上．结合对制约太阳能电池发展的转换效率提升与生产成本下降两大因素的分析,探讨了近年来新型高效电池制造工艺与技术的进展与产业化应用前景。     

太阳能电池烧结炉的能耗分析及节能措施仿真研究

随着光伏能源发展进入成熟市场阶段,降低生产成本才能立于不败之地,同时国家制定节能减排目标,这些都对工业热工设备的节能降耗提出了更高要求。针对目前太阳能电池烧结炉能耗过高的问题,分析了晶硅电池烧结炉体加热机理,并采用ANSYS有限元仿真的方法对晶硅电池烧结炉加热过程进行数值模拟,根据理论分析和数值仿真结果,提出通过优化保温层特性、减少有效加热空间等措施,能达到降低能耗、节省成本的目的。     

太阳能晶硅电池片印刷工艺及工艺物化初步研究

对丝网印刷工作原理、工艺过程和产品质量检测等进行了分析,同时也对设备工艺物化和具体技术进行了简要阐述。     

VHF-PECVD制备微晶硅材料及电池

采用VHF-PECVD技术制备了不同功率系列的微晶硅薄膜和电池,测试结果表明：制备的适用于微晶硅电池的有源层材料的暗电导和光敏性都在电池要求的参数范围内．低功率或高功率条件下,电池从n和p方向的喇曼测试结果是不同的,在晶化率方面材料和电池也有很大的差别,把相应的材料应用于电池上时,这一点很重要．采用VHFPECVD技术制备的微晶硅电池效率为5%,Voc=0.45V,Jsc=22mA/cm2,FF=50%,Area=0.253cm2．     

VHF-PECVD制备微晶硅材料及电池

采用VHF-PECVD技术制备了不同功率系列的微晶硅薄膜和电池,测试结果表明:制备的适用于微晶硅电池的有源层材料的暗电导和光敏性都在电池要求的参数范围内.低功率或高功率条件下,电池从n和p方向的喇曼测试结果是不同的,在晶化率方面材料和电池也有很大的差别,把相应的材料应用于电池上时,这一点很重要.采用VHF-PECVD技术制备的微晶硅电池效率为5%,Voc=0.45V,Jsc=22mA/cm2,FF=50%,Area=0.253cm2.     

LTCC专用烧结炉的研制

随着低温共烧陶瓷（Low Temperature Co—fired Ceramic,LTCC）多层基板为适应电子器件向着小型化、高密度、多功能的发展,从而对低温共烧工艺设备的也提出了更为严格的要求。针对目前低温共烧工艺设备的主要特点介绍了低温共烧陶瓷技术中新型烧结炉的研制方案及技术难点。     

体缺陷性质对晶硅电池暗 I-V 特性的影响

采用有限差分法等方法研究了晶硅材料体内不同类型缺陷对晶硅电池暗I-V特性的影响。研究表明:晶硅电池暗I-V特性的自然对数曲线可分为三个基本区域;随受主型、施主型和复合中心型缺陷密度的增加,电池的开路电压、短路电流、填充因子和效率等参数均发生退化;在反向偏压下,受主型缺陷的密度增加,不会引起不同偏压下晶硅电池暗电流的明显变化,但施主型和复合中心型缺陷密度大于某阈值时,会引起各偏压下晶硅电池暗电流出现明显变化;在正向偏压下,受主型缺陷可很好地保持晶硅电池暗I-V特性曲线基本性质,但施主型和复合中心型缺陷密度大于某阈值时,会导致晶硅电池暗I-V特性曲线的性质发生明显变化。     

有源层表面性质对晶硅电池暗 I-V 特性的影响

利用有限差分法求解半导体器件基本方程,研究了表面悬键、杂质和缺陷对晶硅电池输出参数的影响。研究表明:当晶硅电池无体内缺陷和表面缺陷或当仅存在表面悬键、杂质和缺陷,且三者起施主型和受主型陷阱作用时,正向偏压下的晶硅电池暗I-V特性曲线与理想二极管I-V特性曲线相同,但当正向偏压大于PN开启电压0.59V,晶硅电池暗I-V特性曲线将偏离理想二极管I-V特性曲线,且偏离程度随表面悬键、杂质和缺陷浓度的增加而增大;当表面悬键、杂质和缺陷起复合中心作用时,晶硅电池暗I-V特性曲线将偏离理想二极管I-V特性曲线;就对暗I-V特性曲线的影响而言,复合中心最大,施主型次之,受主型最小。     

非晶硅/微晶硅叠层电池的模拟研究

电流匹配和隧穿复合结是影响氢化非晶硅/氢化微晶硅叠层电池性能的两个关键因素.文章采用wxAMPS模拟软件研究了氢化非晶硅/氢化微晶硅叠层电池中顶电池与底电池的厚度匹配对电池短路电流的影响,以及隧穿复合结的中间缺陷态密度和掺杂浓度对叠层电池性能的影响.研究发现当顶电池和底电池的本征层厚度分别为200和2 000 nm、中间缺陷态提高到1017 cm-3·eV-1以上,且掺杂浓度提高到5×1019 cm-3时,叠层电池获得最佳性能:换效率为15.60％,短路电流密度为11.68 mA/cm2,开路电压为1.71V.     

有源层表面性质对晶硅电池暗Ⅰ-Ⅴ特性的影响

利用有限差分法求解半导体器件基本方程,研究了表面悬键、杂质和缺陷对晶硅电池输出参数的影响。研究表明:当晶硅电池无体内缺陷和表面缺陷或当仅存在表面悬键、杂质和缺陷,且三者起施主型和受主型陷阱作用时,正向偏压下的晶硅电池暗Ⅰ-Ⅴ特性曲线与理想二极管Ⅰ-Ⅴ特性曲线相同,但当正向偏压大于PN开启电压0.59V,晶硅电池暗Ⅰ-Ⅴ特性曲线将偏离理想二极管Ⅰ-Ⅴ特性曲线,且偏离程度随表面悬键、杂质和缺陷浓度的增加而增大;当表面悬键、杂质和缺陷起复合中心作用时,晶硅电池暗Ⅰ-Ⅴ特性曲线将偏离理想二极管Ⅰ-Ⅴ特性曲线;就对暗Ⅰ-Ⅴ特性曲线的影响而言,复合中心最大,施主型次之,受主型最小。     

晶体硅太阳电池烧结工艺优化

金属电极与硅的接触电阻是影响太阳电池填充因子和短路电流进而影响光电转换效率的重要因素之一。首先对晶体硅太阳电池的烧结工艺进行了优化,利用平台式烧结温度曲线代替陡坡式烧结温度曲线。然后,采用Core Scan方法测试工艺优化前后晶体硅太阳电池丝网印刷烧结银电极与硅之间的接触电阻Rc,并测试了工艺优化前后电池片的IV特性。数据显示烧结工艺优化后可减小银电极与硅的接触电阻,从而提高了太阳电池的光电转化效率。平台式烧结温度曲线更适用浅结高方阻的电池结构。     

晶体硅太阳能电池烧结工艺用炉体热功率设计

介绍太阳电池的原理及烧结工艺,通过研究烧结工艺与前道工序的关联因素,结合烧结工艺对温度曲线的要求,确定烧结炉的内部结构及温区分布,最后利用热工理论计算,得出炉体功率分布,找到最佳的烧结工艺状态,进而确定炉体的设计关键参数。     

晶体硅太阳能电池烧结匹配性研究

良好的烧结能够极大地提升太阳能电池的转换效率。通过理论分析太阳能电池烧结后各参数的变化情况,预测烧结的状态以及烧结的调节方向,进而通过实验来验证理论分析,从而得到工业生产中晶硅电池烧结匹配优化方法。通过不断对烧结的优化,从而达到了改善烧结效果,提升电池片功率的目的。     

高阻晶体硅电池扩散炉温度控制的研究

介绍了一种用于太阳能电池高阻扩散工艺的扩散炉温度控制系统,该系统结构简单,控制效果良好,能满足60Ω以上高阻的生产要求。     

微晶硅材料高速生长及其在太阳能电池中的应用

高气压耗尽RF-PECVD在高速生长优质微晶硅材料和太阳能电池方面具有巨大的优势.采用这种沉积方法,本征微晶硅材料的生长速度提高到0.32 nm/s,晶化率达58.2%.把这种高速生长的微晶硅材料用作太阳电池的本征吸收层,在没有优化工艺参数和没有采用ZnO增反电极时,电池的转换效率达到4.8%.     

氮化铝陶瓷烧结炉温度均匀性对烧结产品质量影响的研究

氮化铝陶瓷是近年来广受关注的一种新型陶瓷材料,是剧毒氧化铍的替代材料,其在高功率电子领域有着相当广泛的应用前景,但是氮化铝陶瓷是难烧结的非氧化物陶瓷,陶瓷的烧结对氮化铝陶瓷性能的影响非常大,尤其是在氮化铝陶瓷批量生产过程中,陶瓷烧结炉的温度不均匀,将导致陶瓷性能的巨大差异。简要介绍了氮化铝陶瓷烧结炉温度均匀性对烧结产品质量的影响。     

印刷烧结工艺对单晶硅太阳电池栅线形貌及电学性能的影响

正面金属化是制备单晶硅太阳电池中的重要工艺步骤,栅线质量对电池的电学性能起着关键的作用。通过探究不同栅线处理工艺对栅线宽度的影响,发现烧结过程中栅线会向两侧崩塌,从而增加电极的遮光率,结合表征手段对这一过程进行了分析和机理阐释。在对浆料类型、网版开口宽度、网版图案以及烧结峰值温度的研究中,发现浆料中的有机物含量会影响栅线在烧结过程中的稳定性,而合适的网版开口及图案设计能降低遮光面积和栅线高度起伏,从而显著提升电池的电学性能,制得了最高转换效率为22.54%的单晶硅PERC电池。可以预见,通过优选浆料和网版,可以进一步改善单晶PERC电池的电学性能,获得更高的光电转换效率。     

晶体硅太阳电池的双层结构钝化膜研究

针对目前基于p型硅片制备的单结太阳电池进一步提高表面钝化膜生产效率,利用氮化硅(SiNx)薄膜良好的钝化效果与价格低廉的二氧化钛(TiO2)膜,降低SiNx镀膜厚度减薄对少子寿命的影响。在单晶硅片表面先用PECVD法沉积SiNx薄膜,然后用热喷涂沉积TiO2薄膜。对比测试了热喷涂沉积TiO2薄膜前后电池的性能,结果表明在SiNx膜上增加TiO2膜层后少子寿命明显提高,这可能是TiO2膜结构内存在固定正电荷所致。这种双层结构封装后的太阳电池显示出了较好的光学与电学性能,对进一步改进太阳电池性能具有重要参考价值。     

晶硅衬底参数对背接触太阳电池性能的影响

利用Silvaco-TCAD半导体器件仿真软件对n型插指背接触(IBC)晶硅太阳电池衬底参数进行了优化,全面系统地分析了晶硅衬底厚度、电阻率、少子寿命对IBC太阳电池量子效率、短路电流、开路电压、转换效率的影响.结果表明:晶硅衬底少子寿命是影响IBC太阳电池性能的最主要因素.少子寿命越高,电池转换效率越高.当晶硅衬底电阻率为2Ω·cm,少子寿命为500 μs时,最优的衬底厚度范围为60～65μm,IBC太阳电池转换效率约为22.5％.利用高质量晶硅材料制备IBC太阳电池时,可降低对衬底厚度的要求.当晶硅衬底厚度为150 μm、少子寿命为500μs时,最优衬底电阻率为0.3 Ω·cm,IBC太阳电池转换效率约为23.3％.少子寿命越低,IBC太阳电池最优的衬底电阻率越大.