晶體硅太陽電池表面金屬化工藝及性能研究.pdf

1、金屬化工藝是晶體硅太陽電池制備過程中最為關(guān)鍵的工藝之一。目前晶體硅太陽電池使用最為廣泛的金屬化工藝包含前、背電極及背表面場(chǎng)的絲網(wǎng)印刷和燒結(jié)工藝。研究金屬化工藝參數(shù)，電極形成機(jī)理以及電池性能參數(shù)對(duì)提高金屬化工藝應(yīng)用水平具有重要的意義。本文的主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下： (1)研究了燒結(jié)工藝和不同漿料對(duì)太陽電池輸出性能的影響。采用物理提純法硅片制作太陽電池，基于特定漿料和方塊電阻值，并通過改變燒結(jié)最高溫度和網(wǎng)帶速率(頻率)來優(yōu)化燒結(jié)工藝

2、，得到最佳的燒結(jié)溫度870℃和網(wǎng)帶頻率42Hz。采用PCID軟件對(duì)不同的硅基底和前表面摻雜濃度進(jìn)行模擬計(jì)算，前表面摻雜濃度越低，開路電壓Voc、短路電流Isc、填充因子FF、轉(zhuǎn)換效率Eta數(shù)值越高，而對(duì)于硅基底摻雜濃度升高變化，除Isc單調(diào)遞減之外，其它各參數(shù)都是先遞增后遞減。針對(duì)兩種不同Ag漿料，分別在不同方塊電阻的硅片上制備太陽電池，比較分析了各組太陽電池的輸出性能參數(shù)，短路電流隨方阻值升高而升高。B2漿料在高方阻硅片上具有更優(yōu)異的

3、適應(yīng)性，在47.9Ω/口方阻上轉(zhuǎn)換效率達(dá)到最高。經(jīng)工藝優(yōu)化后，轉(zhuǎn)換效率繼續(xù)提高了0.26％。 (2)前電極的Ag—Si接觸形成機(jī)理以及電流傳輸機(jī)制目前還沒有得到很好的解釋。本文利用SEM和EDS分析技術(shù)對(duì)前電極燒結(jié)工藝以及Ag—Si接觸的形成機(jī)理進(jìn)行了分析，提出了四種Ag—Si界面的接觸形式，并根據(jù)不同的界面接觸形式，提出了兩步隧道效應(yīng)和多步隧道效應(yīng)電流傳輸機(jī)制是最主要的電流傳輸方式。 (3)本文對(duì)太陽電池中產(chǎn)生旁路結(jié)的

4、原因及機(jī)理進(jìn)行了分析，仿真模擬了旁路結(jié)線性部分和非線性部分對(duì)太陽電池開路電壓的影響。當(dāng)并聯(lián)電阻大于1Ω時(shí)對(duì)開路電壓的影響開始變小，當(dāng)耗盡區(qū)復(fù)合飽和電流小于10-7A時(shí)對(duì)開路電壓的影響可以忽略。利用Suns—Voc技術(shù)可以測(cè)量太陽電池的理想因子以及漏電流大小，從而判斷旁路結(jié)的情況，測(cè)試結(jié)果與模擬結(jié)果相吻合。采用紅外熱成像系統(tǒng)觀察太陽電池旁路結(jié)，可檢測(cè)到明顯的旁路結(jié)漏電區(qū)域，通過切除太陽電池局部微小旁路結(jié)漏電部分，開路電壓和轉(zhuǎn)換效率可得到明