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%。     

"SE+PERC"单晶硅太阳电池制绒工艺中微观绒面的研究

制绒是太阳电池表面处理过程中不可或缺的环节,制绒效果的好坏直接决定了太阳电池光电转换效率的高低,而金字塔尺寸的大小与排列的均匀程度是表征制绒效果的重要参数,同样会影响太阳电池的光电转换效率.以采用选择性发射极(SE)及钝化发射极和背接触(PERC)技术的单晶硅太阳电池(即"SE+PERC"单晶硅太阳电池)为例,通过调整...     

单晶硅太阳电池两步制绒工艺的研究

为了减少单晶硅太阳电池的光学损失，需在硅片表面制备大小合适且分布均匀致密的金字塔结构。基于此目的，在一步制绒基础上开发出两步制绒工艺，即原硅片依次经过两个化学溶液配比不同、反应时间不同的制绒槽。第1个槽药液浓度较高，化学反应速率较快，金字塔能够快速成核生长；第2个槽药液浓度较低，化学反应速率较慢，从而获得结构独立且均匀性较好的金字塔。实验表明：第1个槽的最佳反应时间在250～300 s，第2个槽的最佳反应时间在100～130 s。相对于一步制绒工艺，两步制绒工艺形成的硅片表面反射率降低0.5%，增加了表面对光的吸收，可使太阳电池获得更高的光电转换效率。     

“SE+PERC”单晶硅太阳电池激光掺杂区域的漏电现象研究

在选择性发射极(SE)技术与钝化发射极背接触(PERC)技术相结合(即“SE+PERC”)的单晶硅太阳电池技术路线中,通常采用激光技术进行局部重掺杂,即利用激光的高温特性将硅片表面磷硅玻璃(PSG)层内的磷原子推入硅片内部,形成高低结,从而提高太阳电池的光电转换效率。但是经过激光扫描后的掺杂区域表面的PSG层会被激光损伤,损伤区域在进行碱抛光时常因掩膜的保护性差而被碱溶液腐蚀,导致p-n结被破坏,造成局部严重漏电,从而影响太阳电池的整体电性能。针对“SE+PERC”单晶硅太阳电池制备过程中激光掺杂区域出现的漏电现象,分析了漏电原因,并给出了采用SE激光掺杂工艺及碱抛光工艺时的优化建议。     

单晶硅片表面金字塔尺寸对太阳电池电性能的影响

针对单晶硅片表面金字塔绒面对太阳电池电性能的影响,对比3款制绒添加剂A、B、C对金字塔绒面尺寸、均匀性、出绒率、比表面积及反射率的差异,分析了不同绒面结构对太阳电池的光电转换效率和漏电流的影响。分析结果表明：金字塔大小均匀、高度高,比表面积大的绒面可有效提升太阳电池的光电转换效率,出绒率及反射率对太阳电池的光电转换效率影响不大,但随着金字塔高度变高,塔尖变尖锐,选择性发射极激光重掺时容易造成塔尖消融,碱抛时对正面的保护作用减弱,易对重掺区的p-n结产生破坏,导致漏电流增大。     

四甲基胍单晶硅片湿法制绒工艺研究

首次采用有机碱——四甲基胍替代传统的氢氧化钠或氢氧化钾作为制绒刻蚀剂,邻苯二酚和硅酸钠作为制绒添加剂进行单晶硅片制绒,并通过实验对不同四甲基胍浓度、邻苯二酚浓度、反应温度、反应时间对单晶硅片制绒的影响进行了分析。研究结果表明：制绒后单晶硅片表面的金字塔分布密集、大小均匀;在400～1000nm的波长范围内,单晶硅片的平均反射率为9.16%,比采用传统的碱醇制绒体系制绒时获得的反射率低;同时,该制绒方法还消除了传统制绒刻蚀液中金属离子对单晶硅片的污染。     

“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(N₂)流量、氧气(O₂)流量、炉内压强参数变化实验,研究小N₂流量、O₂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N₂流量、O₂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N₂流量为1000 sccm、O₂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%。     

金刚线切割多晶硅片预处理对太阳电池电性能的影响研究

目前,在太阳电池生产过程中多采用酸性混合溶液HF-HNO3-H2O对硅片表面进行织构化处理,即进行制绒处理,以降低硅片表面的反射率,进而提高太阳电池的光电转换效率.对基于金刚线切割的多晶硅片进行预处理,并研究预处理对太阳电池电性能的影响.首先在硅片制绒前先对其表面进行喷砂处理(即预处理),使其表面形貌的微观结构发生变化...     

整形激光掺杂制备PERC电池选择性发射极研究

研究整形激光掺杂制备选择性发射极(SE)对p型单晶硅钝化发射极局域背接触(PERC)太阳电池的表面金字塔形貌、掺杂分布及电池性能的影响。整形激光具有能量分布均匀、对硅片损伤小等优点。通过改变激光的功率以及激光划线速度在p型单晶硅PERC太阳电池制备了不同掺杂分布的发射极。结合3D激光显微镜、扫描电子显微镜、EDS能谱分析、四探针方阻测试仪、电化学电容法等测试分析方法表征了样品的表面形貌、方阻变化、掺杂浓度曲线和电学性能。本文结合光斑重叠率将不同激光功率和激光划线速度采用公式统一转化为激光能量密度,从而得出制备选择性发射极的最佳激光能量密度。研究结果表明,当激光能量密度为0.97 J/cm2时,电池效率可以稳定提升0.25%以上,体现了整形激光SE技术应用于PERC电池的应用潜力。     

网版参数对"SE+PERC"双面单晶硅太阳电池电性能影响的研究

针对"SE+PERC"双面单晶硅太阳电池制备过程中丝网印刷环节的网版参数,通过设计不同的网纱厚度、聚酰亚胺(PI)膜厚度及网版开口宽度匹配实验,研究了不同匹配方案对单片"SE+PERC"双面单晶硅太阳电池正面栅线银浆耗量及电性能的影响.研究结果表明:单片太阳电池正面栅线的银浆耗量随着网纱厚度、PI膜厚度及网版开口宽度的...     

表面损伤对单晶硅太阳电池制绒的影响

研究了不同温度、不同浓度碱溶液去除单晶硅亚表面损伤对单晶硅太阳电池制绒的影响。结果显示,在对亚表面损伤的去除过程中,硅片在不同腐蚀条件下反应的开始阶段和后期表面形貌差异较大。在20%KOH溶液中反应40s后的硅片制绒5min后形成的小凸起远大于在20%KOH溶液中反应100s的硅片制绒5min后形成的小凸起。在20%KOH溶液中反应40s的硅片在制绒过程中金字塔结构的长大不是按照理想的(111)面进行的,而反应100s的硅片制绒过程中金字塔结构的长大则更加规则。     

双面PERC单晶硅太阳电池工艺研究

从背面反射率及铝栅线设计两方面对双面PERC单晶硅太阳电池工艺进行了优化,并分析了各因素对其性能的影响,最终得到最优工艺参数。测试结果显示,最优组的双面PERC太阳电池平均正面效率为21.74%,平均背面效率为16.22%,双面因子大于74%。     

应用于高空飞行器的薄硅"SE+PERC"太阳电池的研发

综述了采用薄硅片的太阳电池在航天领域的发展历程,结合临近空间的环境特点,针对飞行器对太阳电池光电转换效率、功率质量比和环境适应性的特殊要求,阐述了采用薄单晶硅片的"SE+PERC"太阳电池(下文简称为"薄硅'SE+PERC'太阳电池")的基本结构和制备工艺控制要点.首先采用金刚线切割方式制备厚度为100μm的单晶硅片;...     

制绒添加剂在单晶硅制绒的作用

新型无醇添加剂碱溶液制绒可使硅表面形成1～3μm的金字塔结构;通过对制绒过程研究,硅表面损伤层在250～500s被腐蚀掉,同时金字塔结构铺满硅表面,从500 s延长至到1000s时,金字塔尺寸由1μm增至2μm以上,1250s后金字塔尺寸达到平衡。不同添加剂配方可影响单晶硅表面的金字塔尺寸和均匀性,但对表面反射率影响不大。     

激光掺杂选择性发射极技术在PERC单晶硅太阳电池中的应用

以激光掺杂选择性发射极(LDSE)技术在PERC单晶硅太阳电池中的应用为研究对象,使用太阳电池单二极管模型模拟了反向饱和电流密度与开路电压、比接触电阻与填充因子之间的关系;测试了不同激光功率和激光划线速度对扩散后方块电阻变化值的影响,并通过扫描电镜(SEM)对硅片表面形貌和电化学电容-电压(ECV)法对发射极表面浓度和结深进行了表征;采用5主栅金属化图形设计PERC单晶硅太阳电池,通过LDSE工艺参数优化,制备了平均转换效率达到21.92%的PERC单晶硅太阳电池。研究结果表明,LDSE技术可提高PERC单晶硅太阳电池的外量子效率(EQE)短波蓝光响应和转换效率。     

激光开槽对MWT+PERC单晶硅太阳电池性能影响的研究

金属缠绕穿透(MWT)技术和钝化发射极及背接触(PERC)技术叠加应用可获得较高的硅太阳电池转换效率,且可以降低硅材料的损耗,但不同的背面激光开槽工艺会对电池的电性能产生不同影响。在保证同批次单晶硅片的背面开槽率(2.10%)不变时,针对MWT+PERC单晶硅太阳电池工艺中的背面激光开槽工艺进行了研究。通过调节激光功率的大小来改变开槽宽度与开槽线间距的大小,从而探究不同开槽图形对MWT+PERC单晶硅太阳电池电性能的影响;同时在3D显微镜下观察不同开槽宽度时硅片表面的激光光斑质量,并采用扫描电子显微镜(SEM)观察不同开槽宽度时这类电池烧结后局部接触区域的形貌。结果表明,开槽宽度在33～35μm、开槽线间距为0.90±0.05 mm时,MWT+PERC单晶硅太阳电池的电性能及开槽形貌质量最佳。     

双氧水的杂质含量对多晶硅片制绒的影响

通过硅片减重、表面反射率及SEM测试方法,首次研究了双氧水杂质含量对银铜双离子制绒的影响。结果显示,杂质含量高的双氧水使硅片制绒后比杂质含量低的单片平均少减重0.03 g,同时导致表面反射率高2%;其制备的多晶硅电池的测试参数表现为短路电流降低30 mA,绝对效率降低0.06%。研究结果对于选择合适的双氧水制绒以提升太阳电池效率具有积极意义。     

“PERC+SE”单晶硅太阳电池氧化工艺研究

“PERC+SE”单晶硅太阳电池制备过程中,相较于传统的酸抛工艺,在碱抛光工艺之前(即氧化环节)先要制备氧化层SiO₂膜作为掩膜,以保护硅片正面。目前,行业内主要有2种制备SiO₂膜的方式,一种是采用管式扩散炉,另一种是采用链式氧化炉。从实际应用来看,相较于管式扩散炉,链式氧化炉的生产线兼容性更好,产能也更高;而从理论上来看,管式扩散炉比链式氧化炉制备的SiO₂膜更加致密,膜层对掺杂区域的保护也更好。对于这2种设备,从制备的SiO₂膜厚度,硅片氧化前、后和碱抛光后的方块电阻变化,以及制得的“PERC+选择性发射极(SE)”单晶硅太阳电池的电性能3个方面进行详细对比。结果显示：管式扩散炉与链式氧化炉制备的SiO₂膜对SE激光重掺杂区域的保护效果略有差别,但对太阳电池电性能的影响较小,可忽略。因此,结合生产线兼容性及产能情况,链式氧化炉比管式扩散炉更具有推广优势。     

多晶PERC太阳电池的背面与正面结构性能优化

多晶硅太阳电池以其价格低廉的优势成为低成本太阳电池的首选,但其光电转换效率提升空间有限。钝化发射极和背面电池（PERC）技术是当前晶硅太阳电池提效的主要途径。多晶PERC电池结合了多晶硅电池的低成本和PERC电池的高效,是当前多晶硅电池的研究热点。本文研究了多晶PERC电池的背面和正面结构优化与设计,提出了提高多晶PERC电池效率的产业化技术方法。通过在硅片背面用三层SiN_x:H薄膜来代替常规双层SiN_x:H薄膜,在保证优良的背面钝化的同时,使电池长波响应得到改善,电池光电转换效率由20.19% 提升至20.26%。优化多晶PERC电池的背面激光开窗工艺,使多晶电池效率较常规工艺提升0.11%。而在多晶PERC电池的正面叠加选择性发射极技术,可较常规工艺提升电池效率0.10%。综合运用多种提效手段有利于保持多晶PERC电池的竞争力。     

单面抛光在PERC电池中应用的研究

研究一种实现背面抛光的方法,在制绒工序中以氮化硅为掩膜,对金刚线切割单晶硅片进行单面制绒,该掩膜在制绒工序中被HF酸去除。未制绒面作为背钝化电池背抛光面,在低刻蚀量条件下获得了微纳尺度平整的背表面,结果表明:该工艺方法将PERC电池双面钝化后少子寿命由109μs提升至230μs,开路电压由651.8 mV提升至661.0 mV,电池转换效率由20.32%提升至20.81%。