單晶硅太陽電池擴散工藝、背面刻蝕及鋁背場工藝的研究.pdf

1、就太陽電池制備工藝而言，人們一直致力于傳統(tǒng)工藝的優(yōu)化和新工藝的開發(fā)，希望能夠進一步實現(xiàn)電池轉換效率的提高和生產(chǎn)成本的降低。基于這一點，本文采用Ⅱ類硅片作為原材料，對目前商用單晶硅太陽電池工藝方面做了以下三方面內容的研究：單晶硅太陽電池的擴散工藝、背面刻蝕對單晶硅太陽電池性能的影響和三種不同的鋁背場工藝。
　　 首先，介紹了晶體硅太陽電池的基本原理和制造工藝流程；其次，系統(tǒng)研究了各個擴散參數(shù)對單晶硅太陽電池性能的影響；然后，采用離

2、子束刻蝕技術對沉積完SiNx減反射膜后的單面擴散和雙面擴散的硅片背面進行刻蝕，刻蝕后電池性能得到改善；最后，闡述了對單晶硅太陽電池鋁背場的研究，其中包括鋁漿燒結、真空蒸鍍鋁膜燒結和磁控濺射鋁膜燒結三種制備方法。
　　 通過對擴散工藝的系統(tǒng)研究，發(fā)現(xiàn)改變擴散參數(shù)后，太陽電池的開路電壓Voc和短路電流Isc一般呈現(xiàn)相反的變化趨勢；得出了本實驗條件下優(yōu)化的擴散工藝，此工藝條件既考慮到開路電壓，又兼顧了短路電流，具體工藝參數(shù)如下：擴散溫

3、度850℃，主擴時間和再分布時間分別為40min和15min；此時電池得到最大的轉換效率η為16.4%，電池的開路電壓Voc、短路電流密度Jsc和填充因子FF分別為657mV、33.57mA/cm2和74.36%，以此優(yōu)化擴散工藝制備電池的效率較公司原擴散工藝電池提高了約0.3%。
　　 對沉積完SiNx膜后的單面擴散和雙面擴散的硅片背面進行離子束刻蝕后，電池的并聯(lián)電阻Rsh、開路電壓Voc、填充因子FF和轉換效率η都得到了提高

4、，提升了電池的性能。對于Ⅱ類硅片，背面刻蝕以后，雙面擴散電池最高轉換效率達到16.4%，比不刻蝕樣品增加了0.68%；而單面擴散電池最高效率則為15.99%，比不刻蝕樣品增加0.69%。雙面擴散片最高效率值較大的原因是雙面擴散的硅片背面磷吸雜效果好于單面擴散，在同樣的刻蝕條件下，雙面擴散電池片背面去除掉的深能級雜質更多，從而獲得了更高的電池轉換效率。
　　 對于Ⅱ類硅片，在本組實驗條件下，采用鋁漿燒結制備鋁背場的最佳燒結溫度為7

5、25℃，此時電池開路電壓達到575mV；采用真空蒸鍍和磁控濺射制備鋁膜后燒結，電池的開路電壓隨燒結溫度的升高而增大，真空蒸鍍鋁膜最好的燒結溫度是850℃，此時電池的轉換效率最高，為14.66%，開路電壓也有582mV，繼續(xù)升高燒結溫度到900℃，雖然開路電壓提高到了590mV，但是電池的轉換效率卻降低到了14.45%；磁控濺射制備鋁膜后，當燒結溫度為900℃時，得到了電池的最大開路電壓，為586mV；而鋁膜的燒結溫度要高于鋁漿，則是因為