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详解钝化接触太阳能光伏电池-电竞比赛押注首页

发布时间:2021-10-07 00:57:01人气:
本文摘要:晶硅太阳能电池的表面腐蚀仍然是设计和优化的重中之重。从早期的仅有腹电场腐蚀,到正面氮化硅腐蚀,再行到背面引进诸如氧化硅、氧化铝、氮化硅等介质层的腐蚀局部开孔认识的PERC/PERL设计。虽然这一结构继续减轻了背面腐蚀的问题,但未根治,开孔处的高填充速率仍然不存在,而且使工艺更进一步简单。 近几年来,一种既能构建背面整面腐蚀,且需要开孔认识的技术沦为机构研究的热点,这就是腐蚀认识(PassivatedContact)技术。

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晶硅太阳能电池的表面腐蚀仍然是设计和优化的重中之重。从早期的仅有腹电场腐蚀,到正面氮化硅腐蚀,再行到背面引进诸如氧化硅、氧化铝、氮化硅等介质层的腐蚀局部开孔认识的PERC/PERL设计。虽然这一结构继续减轻了背面腐蚀的问题,但未根治,开孔处的高填充速率仍然不存在,而且使工艺更进一步简单。

近几年来,一种既能构建背面整面腐蚀,且需要开孔认识的技术沦为机构研究的热点,这就是腐蚀认识(PassivatedContact)技术。当电池两面皆使用腐蚀认识时,还有可能构建需要蔓延PN拢的选择性认识(SelectiveContact)电池结构。本文将详尽讲解腐蚀认识技术的背景,特点及研究现状,并辩论如何用于这一技术构建选择性认识电池。

  表面腐蚀的演变腐蚀的史前时代  在90年代之前晶硅电池商业化生产的早期,太阳能电池制造商早已开始使用丝网印刷技术,但与我们如今用于的又有所不同。主要的区别在于两点:首先当时的正面网印银浆没烧穿(Fire-through)这一功能,因此在当时的生产线上,必须再行展开网印,而后沉积当时的TiO2减半反射层。另一个区别在于当时的银浆与硅构成有效地欧姆认识的能力较好,只有与低掺入的硅才可以认识较好。

由于TiO2没很好的腐蚀功能,人们在当时并没过多的考虑到腐蚀。而且由于减半反射层在金属电极之上,因此沉积的时候必须用模板遮盖主栅,以便先前的串焊。  虽然这世纪末,在实验室中,科研人员早已使用SiO2腐蚀电池表面,并获得不错的开路电压和效率。

  SiNx:H第一次演化  90年代,科研机构和制造商开始探寻用于等离子体强化化学气相沉积(PECVD)技术制取含氢的氮化硅(SiNx:H)薄膜用于电池正面的减反射膜。其中原因之一在于比较适合的折射率,但更加最重要的原因则在于氮化硅优良的的腐蚀效果。氮化硅除了可以饱和状态表面挂键,减少界面态外,还通过自身的正电荷,增加正面n型硅中的少子浓度,从而减少表面填充速率。

SiNx中装载的氢可以在工件的过程中蔓延到硅片中,对发射极和硅片的内部晶体缺陷展开腐蚀,这对品质较低的多晶硅片特别是在有效地,大幅提高了当时太阳能电池的效率。  预示着腐蚀材料上的创意,银浆材料与工件工艺上的变革也同时来临,那就是可以烧穿的浆料和共计火烧(Co-firing)工件工艺。有了烧穿特性后,可以再行展开减反射膜的沉积,后网印浆料,然后工件。

由于顺序的反转,不必再行担忧金属栅线上覆盖面积的减半反射层影响焊,也省却了沉积TiO2必须的部分遮盖。同时人们发明者了将正反面浆料一次工件的共烧工艺,在一次工件中,正面的银浆穿越SiNx与硅构成认识,而背面的铝浆也实时构成背面电极和背电场(backsurfacefield)。这一系列改良大大简化了丝网印刷电池的工艺,并渐渐沦为了晶硅电池生产的主流。

太阳能电池表面腐蚀结构的演变  AlOx第二次演化  随着电池正面的腐蚀效果和认识性能由于SiNx的用于和银浆改良在大大提升,更进一步优化正面早已转入瓶颈阶段,人们把视线投向了另一个填充相当严重的区域,那就是电池的背表面。虽然在传统丝网印刷的晶硅电池中,铝背场可以增加少子浓度,增加填充,但依然无法与用于介质层带给的腐蚀效果相比较。只不过背面的介质层腐蚀也非新鲜话题,UNSW早在90年代就明确提出了发射极和背面腐蚀(PERC)结构以及发射极和背面腐蚀局部蔓延(PERL)结构,在早期设计中,这两种结构都在背面使用氧化硅层腐蚀,局部开孔构建点接触以增加非腐蚀区域的面积。两者的区别在于否在开口区域展开局部掺入蔓延,局部蔓延减少工艺可玩性,但不会构成局部腹电场,增加认识部分的填充速率。

但高品质氧化硅的生长必须较高的温度,对于早已经过高温蔓延的硅片来说,为增加对体少子寿命的影响,不应尽量减少长时间的高温工艺,因此对其他材料的搜寻在2000年左右托上议事日程。  既然SiNx早已在电池正面证明有诸多益处,那能否在背面之后用于这一材料呢。答案是驳斥的,上面早已提及,SiNx腐蚀的机制之一在于利用其正电荷增加正面n型区的少子浓度,可是到了p型的背面,其正电荷将有可能在背面诱导构成一层n型翻转层(inversionlayer),这不会导致背面的旁路损失,影响电流,减少电压和填满因子。

  那么问题来了,腐蚀背面到底哪家强劲呢?在欧洲几家研究机构的希望下,一种对光伏研究人员并不陌生的材料的又一次回头到台前,那就是氧化铝(AlOx)。其不但像SiNx一样可以腐蚀表面缺失,还享有与SiNx忽略的负电荷,正是因为这一点,在p型硅背面用于AlOx腐蚀层,不但会构成翻转层导致漏电,反而不会减少p型硅中多子浓度,减少少子浓度,从而减少表面填充速率。不过AlOx的用于也必须预示这工艺的改良和设备的变革,例如解决问题高速沉积AlOx的问题,氧化铝本身的不稳定性以及良品率较低等问题。


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