單晶硅太陽(yáng)能電池鋁背場(chǎng)的特性研究.pdf

1、單晶硅太陽(yáng)電池鋁背場(chǎng)的歐姆接觸影響其輸出特性，采用新的工藝技術(shù)降低電池的串聯(lián)電阻勢(shì)在必行。隨著電池襯底厚度變得越來(lái)越薄，傳統(tǒng)的絲網(wǎng)印刷工藝使鋁背場(chǎng)難以繼續(xù)發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，探索硅片特征參量與鋁背場(chǎng)特性之間的內(nèi)在聯(lián)系也顯得十分必要。
　　 本文首先采用直流磁控濺射和絲網(wǎng)印刷技術(shù)分別在半成品單晶硅電池的背面濺射鋁膜和印刷鋁漿料，然后對(duì)其進(jìn)行快速熱處理，制備出了電池的鋁背場(chǎng)。研究發(fā)現(xiàn)：當(dāng)濺射鋁膜厚度為3μm左右時(shí)，經(jīng)800℃快速熱退火處理后

2、，鋁背場(chǎng)的表面方塊電阻已經(jīng)和工業(yè)上現(xiàn)在常用的絲網(wǎng)印刷和燒結(jié)工藝制備出的鋁背場(chǎng)的相當(dāng)。相對(duì)傳統(tǒng)的絲網(wǎng)印刷工藝，濺射鋁膜經(jīng)800℃快速熱處理后，鋁晶粒更大，更加均勻緊密且表面平整，有利于進(jìn)一步降低鋁背場(chǎng)歐姆接觸電阻以及提高對(duì)中長(zhǎng)波太陽(yáng)能的吸收。濺射工藝制備出的鋁背場(chǎng)接觸電阻隨退火溫度升高呈下降趨勢(shì)且濺射工藝的接觸電阻比印刷工藝更小。當(dāng)退火溫度不小于800℃時(shí)，濺射工藝的接觸電阻基本趨于穩(wěn)定，而印刷工藝制備的鋁背場(chǎng)歐姆接觸電阻在900℃處理后

3、接觸電阻反而升高。
　　 為進(jìn)一步研究電池鋁背場(chǎng)的特性，在模擬軟件PC1D中建立了n＋pp＋單晶硅太陽(yáng)能電池的物理模型，仿真并系統(tǒng)地研究了單晶硅電池襯底厚度、摻雜濃度和少子壽命以及鋁背場(chǎng)的摻雜濃度分布梯度、厚度及其平均摻雜濃度等參數(shù)跟鋁背場(chǎng)特性之間的內(nèi)在聯(lián)系。仿真結(jié)果表明，硅襯底厚度對(duì)n＋pp＋電池輸出特性的影響與襯底少子的擴(kuò)散長(zhǎng)度相關(guān)。當(dāng)襯底厚度跟其少子擴(kuò)散長(zhǎng)度相當(dāng)時(shí)，隨著襯底厚度的減薄，鋁背場(chǎng)對(duì)提高太陽(yáng)能電池輸出特性的作用越

4、來(lái)越強(qiáng)。當(dāng)少子擴(kuò)散長(zhǎng)度與襯底厚度的比值為2.5～3時(shí)，具有鋁背場(chǎng)結(jié)構(gòu)的單晶硅電池可獲得最佳的輸出特性。當(dāng)p型硅襯底的摻雜濃度在5×1015～1×1017cm－3范圍變化時(shí)（對(duì)應(yīng)電阻率為0.2～3Ω·cm），具有鋁背場(chǎng)結(jié)構(gòu)的單晶硅電池能獲得良好的輸出特性。具有鋁背場(chǎng)結(jié)構(gòu)電池的輸出特性幾乎不依賴于鋁背場(chǎng)摻雜濃度分布梯度，鋁背場(chǎng)在一定程度上幾乎屏蔽了電池背表面復(fù)合速度對(duì)其輸出特性的影響。當(dāng)鋁背場(chǎng)中的平均摻雜濃度超過6.56×1018cm－3后