单晶硅PERC高效太阳电池量产工艺研究

以Al_2O_3/Si_xN_y为钝化层,制备了PERC单晶硅太阳电池,研究Al_2O_3钝化层厚度对钝化效果的影响,分析硅片少子寿命变化、烧结曲线对PERC电池电性能参数的影响。     

原子层沉积Al_2O_3钝化膜在太阳电池上的应用研究

通过原子层沉积(ALD)法制备晶体硅钝化发射极背面接触(PERC)太阳电池中的Al_2O_3钝化膜,研究ALD工艺三甲基铝(TMA)流量、H_2O流量对Al_2O_3沉积速率的影响。采用不同厚度的Al_2O_3钝化膜制备晶体硅PERC太阳电池,结果显示电池效率随Al_2O_3膜厚的增加呈先升后降趋势,Al_2O_3厚度为7 nm时电池效率最高,达到了19.15%。     

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。     

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。     

高效PERC单晶硅太阳电池局部背表面场的工艺研究

钝化发射极和背面电池(PERC)的局部背表面场是指通过对电池背面的钝化层进行激光开槽形成局部接触。研究了激光参数设置和激光图形对电池背表面场局部接触的影响,根据电池转换效率来确定最佳的激光参数和激光图形。用奥林巴斯显微镜分析了在不同激光速度和不同激光实线比条件下,电池的背面铝浆填充率的变化;用Halm电学性能测试仪分析了在不同背面铝浆填充率和不同激光间距,以及背电极是否被激光覆盖这些条件下,电池电性能的变化趋势。结果表明,背面铝浆填充率为35%时,电池转换效率最佳。再根据不同激光速度和不同激光实线比的正交试验,反推出当激光速度为16000 m/s、激光实线比为50%时,更有利于提升电池转换效率;当激光开槽间距为1275μm时,电池转换效率最佳;背电极激光镂空与激光填满实验相比,背电极激光镂空的电池转换效率可增加约0.06%。     

不同单晶硅太阳电池机械性能分析

随着太阳电池技术的发展,新电池技术不断出现,太阳电池的主栅数量也在增加。本文采用四点弯曲方式测试不同主栅数量电池、单晶硅钝化发射极背面接触(PERC)电池的机械性能,初步探讨主栅数量及不同生产工艺对电池抗弯强度的影响。研究表明:随着太阳电池主栅数量增加,电池抗弯强度没有明显变化,PERC电池的抗弯强度略低于常规电池,PERC电池不同激光刻槽设计对电池抗弯强度存在影响。     

背处理对背钝化晶体硅太阳电池性能的影响

通过模拟计算,较高的背面反射率对太阳电池电性能的改善很有帮助,短路电流密度的提升是主要贡献。文中对晶体硅应用不同的背面处理方式得到不同形貌结构。考虑到工艺的复杂程度等方面因素,最终确定使用酸处理背面较为理想。同时也确定了背面酸处理的程度。在此基础上,正面使用SiNx作为减反膜、背面使用AlOx/SiNx叠层钝化膜制备的电池,背处理后电池转换效率绝对值可提高0.1%以上。     

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%。     

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...     

背钝化膜特性对PERC单晶硅太阳电池的影响研究

研究了氧化铝膜与氮化硅膜厚度,以及氮化硅折射率对PERC单晶硅太阳电池电性能的影响,结果表明,氧化铝膜较薄、氮化硅膜较厚时,PERC单晶硅太阳电池的V_(oc)与I_(sc)明显提高,电池效率提升明显;并且结合不同工艺参数的少子寿命及量子效率,证明了背钝化膜钝化作用的优势。     

太阳能电池背表面钝化的研究

利用PC1D模拟不同少子寿命的电池效率与背表面复合速率的关系,采用氮化硅和及其与二氧化硅薄膜的叠加层作为背面钝化膜,通过丝网印刷的方法形成条形局域背接触和局域背面点接触,条形接触的面积为背表面的25%,背面点接触孔径为250μm,间距2mm。经过RTP处理之后,两种不同的接触方式存在相同的问题,串联电阻大,并联电阻小,而利用腐蚀浆料的方法形成背面点接触,在电性能参数有少许改善。结果表明,在正常的烧结状态下,常规铝浆很难完全穿透氮化硅薄膜及其叠加层背面钝化层。而利用腐蚀浆料的方法形成背面点接触,在电性能参数有少许改善。     

双面p型PERC太阳电池的紫外衰减特性研究及电池紫外稳定性优化

以不同掺杂元素的高效双面p型PERC电池电性能参数在紫外辐照后的衰减特性为研究对象。硼元素掺杂和镓元素掺杂的双面PERC电池背面受紫外光辐照后,背面、正面效率均发生衰减,但两者背面效率衰减主要来自于Isc衰减,而正面效率衰减主要来自于FF衰减,Uoc在整个紫外辐照过程中表现稳定,背面衰减与紫外辐照后钝化层的折射率增大有关,而正面衰减可能与电池串阻增大有关。通过增加电池背面钝化层厚度优化紫外稳定的镓掺杂双面电池的紫外稳定性。优化后的电池在15 kWh/m²紫外辐照后,电池背面效率衰减仅为0.04%,同时其正面效率衰减相比于未加厚的电池下降0.32%,说明这种镓掺杂双面电池在户外光照下高稳定的潜力。     

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。     

双面光伏组件的产业化研究

针对新型的p型钝化发射极和背面电池(PERC)双面光伏组件,以及n型钝化发射极背表面全扩散(PERT)双面光伏组件,从电池工艺路线、组件工艺路线和发电量增益等方面进行了讨论,并将以上方面同常规光伏组件进行了对比。     

背抛光高效PERL硅太阳电池的研究

研究两种背面平坦化方法(碱抛光和酸抛光)对PERL太阳电池的影响。通过分析激光扫描显微镜(LSM)、扫描电子显微镜(SEM)、少子寿命及电池的电性能参数、反射率和内量子效率(IQE),对比碱抛光条件下不同厚度的SiN_x背钝化膜对电池的影响,并确定合适的SiN_x厚度为180 nm。继而研究酸抛光的减薄量对电池的影响。综合分析少子寿命、LSM图像及电池的反射率、IQE和电性能参数,得到最优减薄量为0.24 g。此条件下制备出的单晶PERL电池效率为20.31%。     

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%。     

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。     

低频PECVD设备沉积的AlO_x/SiN_x钝化膜的性能研究

对低频PECVD设备沉积的应用于PERC太阳电池上的AlO_x/SiN_x钝化膜的性能进行了研究。通过少子寿命测试发现,低频PECVD设备直接沉积的AlO_x/SiN_x钝化膜的钝化性能较弱,载流子复合严重;利用傅里叶红外光谱(FTIR)对造成该现象的原因进行了分析,结果发现,一是因为Si-AlO_x界面无足够的氧化层,二是因为AlO_x膜层内的Al-O四面体结构占比偏小。通过在低频PECVD设备沉积AlO_x膜后通入N_2O/NH_3气体进行等离子体表面处理工艺,抑制了表面的载流子复合,显著改善了AlO_x/SiN_x钝化膜的钝化性能,使小批量生产的PERC太阳电池的平均转换效率达到了22.48%。     

光照恢复处理对采用不同封装材料的p型PERC双面光伏组件PID的影响

根据IEC 61215:2021系列标准中的测试序列,在对p型PERC双面光伏组件进行PID测试后,再对其背面进行光照恢复处理,用于观察采用不同封装材料时该类光伏组件的输出功率衰减情况.当以EVA胶膜作为封装材料时,在光伏组件背面观察到2种PID机理,分别是因减反射/钝化层的极化引起的光伏组件输出功率衰减(PID-p)...     

光热退火对多晶PERC太阳电池光致衰减效应的影响

针对多晶PERC电池严重的光致衰减问题,研究不同退火方式对多晶PERC太阳电池光诱导衰减效应的影响,通过设计不同退火条件,对退火后的寿命片和电池片光电性能进行系统表征,发现不同退火条件对多晶寿命片和电池片的光衰有较大影响。通过研究对比确定最佳工艺,可较大程度地抑制多晶PERC太阳电池的光衰效应,同时又不影响电池片的转换效率,为探究抑制多晶PERC太阳电池光衰提供了方法和思路。