氮化硅膜折射率对多晶硅太阳能电池抗PID性能影响
针对PID的多晶硅太阳电池片减反射膜研究
针对PID的多晶硅太阳电池片减反射膜研究肖慧萍;曹家庆;周浪;胡动力;杜嘉斌;章金兵【摘要】本文针对多晶硅太阳电池的电势诱导衰减(PID)现象,通过开发高折射率电池镀膜工艺,把改变双层减反射膜的折射率作为重点调试的工艺参数,调节镀膜时的SiH4∶NH3比例,同时对膜厚进行适当的调整,最终使电池片的光电转换效率稳定在17.7％以上,组件经PID测试峰值功率衰减小于5％,达到抗PID要求.【期刊名称】《江西化工》【年(卷),期】2016(000)006【总页数】2页(P107-108)【关键词】抗PID;双层减反射膜;多晶硅电池片【作者】肖慧萍;曹家庆;周浪;胡动力;杜嘉斌;章金兵【作者单位】江西赛维LDK太阳能高科技有限公司,江西新余338000;南昌航空大学材料科学与工程学院,江西南昌330063;南昌大学材料科学与工程学院,江西南昌330031;南昌航空大学信息工程学院,江西南昌330063;南昌大学材料科学与工程学院,江西南昌330031;江西赛维LDK太阳能高科技有限公司,江西新余338000;江西赛维LDK太阳能高科技有限公司,江西新余338000;江西赛维LDK太阳能高科技有限公司,江西新余338000【正文语种】中文电势诱导衰减现象(Potential Induced Degradation，PID)影响到了组件的寿命和电站的正常收益[1-3]。
本文通过调节等离子增强化学气相沉积(PECVD)工序的工艺参数以获得具有合适的折射率和厚度的减反射膜，以解决 PID问题。
本文试验中使用的所有P型多晶硅片除PECVD工艺外，其他都经过相同的处理过程。
在组件加载-1000V直流电压，放置在环境实验箱内，实验箱内温度为85℃，湿度为85%，测试时间为96小时。
本文中的三种PECVD工艺(P1、P2和P3)都是采用折射率渐变的SiNx抗反射膜。
由表1可见，工艺P1、P2和P3沉积减反射膜时，第一层镀膜时三种工艺的SiH4：NH3比例基本一致(约0.22左右)，第二层镀膜时三种工艺的SiH4：NH3比例分别为0.088、0.17和0.10。
双层氮化硅减反膜对多晶太阳电池的影响
２０１０／９文／林洋新能源有限公司 夏正月 马 跃 叶永南 王景霄 陈文浚 王玉亭采用等离子体增强气相沉积法制备了双层氮化硅作为多晶硅太阳电池的减反膜，理论模拟了双层氮化硅的光学参数，实际测试情况和理论模拟吻合良好。
电池ＩＶ参数表明双层氮化硅不但具有更佳的减反射效果而且表面钝化效果也有所增强。
批量试制结果显示电池转换效率提高了０．３％。
1 引言等离子增强气相沉积（ＰＥＣＶＤ）制备氢化非晶氮化硅（ＳｉＮｘ：Ｈ）已经成为工业太阳电池的标准工艺中一道工序。
主要存在三方面的优势：作为减反射薄膜；钝化太阳电池表面从而降低表面复合速度；薄膜中丰富的氢可以钝化体内的缺陷态。
影响三个优势体现的关键因素之一就是氮化硅中的硅含量。
增加硅的含量，折射率ｎ和消光系数ｋ均相应增高。
消光系数ｋ增高，氮化硅的光吸收就会增强，所以高折射率ｎ、高消光系数ｋ的薄膜不适合作为减反膜。
空气中，单层减反膜的最佳折射率为１．９６ ［１］。
而相应地增加硅的含量，表面钝化作用呈现增强趋势，文献中报道［２］ 当氮化硅折射率增加到２．３时，表面复合速度降到２０ｃｍ／ｓ以下。
而最佳的体钝化则出现在折射率ｎ位于２．１至２．２之间。
为了整合氮化硅薄膜三方面的优势，达到优势最大化的目的，我们提出了一种新方法，即双层氮化硅减反射膜。
设想是先淀积一层高折射率ｎ２的氮化硅可以更好地钝化电池的表面，然后生长低折射率ｎ１的氮化硅用于降低表面反射率。
这样的结构由Ｓｃｈｍｉｄｔ［３］ 提出，但是他并没有讨论双层膜耦合后的光学性质以及电池片的工业试制。
本文侧重于双层氮化硅减反膜多晶太阳电池的工业研制，并借助Ｓｅｎｔｅｃｈ公司的ＳＥ４００ａｄｖ、Ｖａｒｉａｎ的Ｃａｒｙ５０００研究了双层氮化硅对多晶电池电性能的影响。
2 实验１５６×１５６ｃｍ 、电阻率０．５－３Ω Ｐ型多晶硅片经历制绒、扩散和去磷硅玻璃后，Ｃｅｎｔｒｏｔｈｅｒｍ管式ＰＥＣＶＤ（４０ＫＨｚ）制备ＳｉＮｘ：Ｈ薄膜，采用Ｓｅｎｔｅｃｈ的ＳＥ４００测试监控氮化硅在６３３ｎｍ处的折射率以及厚度，结果见表１。
多层氮化硅膜对太阳电池的影响
多层氮化硅膜对太阳电池的影响摘要：氮化硅膜层在晶体硅太阳电池中起到钝化和减反射的作用，对太阳电池的转换效率有着重要的影响。
实验采用P型多晶硅片，经制绒、扩散和湿法刻蚀等工艺后，在温度460℃，NH3:SiH4气体比例3:1-10:1，射频功率5300-6100W，压强为1500mTorr等工艺参数下，沉积了不同厚度组合的多层氮化硅膜。
利用少子寿命测试仪和反射率测试仪对PECVD沉积氮化硅膜前后硅片的少子寿命和沉积氮化硅膜后的反射率进行了测量。
实验结果表明，第一、第二层厚度为33nm，而顶层厚度为15nm时，钝化效果最好较沉积氮化硅膜之前提高了54.5%，而反射率则是在第一层厚度为45nm、第二层厚度为22nm、顶层为15nm时，反射率最低值为4.51%。
关键词：管式PECVD；钝化效果；减反射；多层氮化硅膜一、引言SiNx薄膜具有良好的绝缘性、化学稳定性和致密性等特点，被广泛地用于半导体的绝缘介质层或钝化层。
等离子体增强化学气相沉积法（PECVD）制备的SiNx膜具有沉积温度低，沉积速度快、薄膜质量好、工艺简单易于工人操作等优点被大量应用于晶体硅太阳电池产业中[1-4]。
管式PECVD参数主要包括：温度、气体流量、压强、功率、频率开关比和沉积时间等。
影响氮化硅膜质量的工艺参数较多，采用传统实验方法研究各工艺参数对氮化硅膜的减反射和钝化效果的影响，需要进行的实验数量是非常大的，同时各工艺参数具有交互性，所以获得优化的工艺参数组合是非常复杂困难的。
二、实验方法采用p型多晶硅片（15.6cm×15.6cm），方块电阻为50Ω/□的扩散层，利用管式PECVD设备在温度460℃，NH3:SiH4气体比例3:1-10:1，射频功率5300-6100W，压强为1500mTorr等工艺参数下沉积不同厚度的多层氮化硅膜作为多晶太阳电池的减反射膜层。
利用少子寿命测试仪和反射率测试仪对PECVD 制备的氮化硅膜前后的硅片少子寿命以及反射率进行了测量。
氮化硅薄膜的钝化作用对太阳能电池片性能的影响分析和研究
KEYWORDS:siliconnitride film;PECVD;ACR;passivation;silicon solar cells
第一章
§1
§
随着人类社会的高速发展，环境恶化与能源短缺己成为全世界最为突出的问题。目前，全球总能耗的70％以上都来自石油、天然气、煤等化石能源。但是这些常规能源都是不可再生能源，图1-1给出了世界和中国主要常规能源储量预测，全球已探明的石油储量只能用到2040年，天然气也只能延续到2060年左右，即使储量丰富的煤炭资源也只能维持两百年左右[1]。无论从世界还是从中国来看，常规能源都是很有限的，因此开发利用可再生能源、实现能源工业可持续发展的任务更加迫切，更具深远的意义。
氮化硅薄膜的钝化作用对太阳能电池片
性能的影响分析和研究
摘要
作为一种器件表面介质膜，SiNx薄膜已被广泛应用于IC以及太阳能光伏器件的制造中。在高效太阳能电池研究中，发射结表面钝化和减反射一直是其研究的主题。电池正面发射结不仅要求表面钝化层有优良的钝化性能，同时也要求介质层能够与表面层减反射膜一起产生很好的减反射效果，从而进一步提高太阳电池器件的光生电流、开路电压以及电池效率。
双层SiN_x膜多晶硅太阳电池抗PID性能研究
2.15
68.6
2.34
11
Case8
2.22
65.1
2.34
11
１．２ 电池的封装及 ＰＩＤ 测试
上 最 常 见 的 6 ×10 片 PV 组 件 。 组 件 按 钢 化 玻 璃 +EVA+ 电池 +EVA+ 背板叠层、层压并安装接线盒和铝合金边框。封 装好后，对实验组件进行 EL 和 I-V 测试(STC 条件下)。
业内普遍认为，P 型硅太阳电池组件采用铝边框接地使电 池受到负电压很容易引发 PID 效应。J.Bauer 和 V. Naumann 研究光伏组件 PID 时发现钠离子(Na+)在电池表面的氮化硅膜 内集聚，认为组件受到负压时发生钠离子从玻璃迁移到氮化 硅膜内是引发 PID 的机理[5-7]。S. Pingel 等研究发现太阳电池 表面氮化硅膜的折射率对电池的抗 PID 性能有很大影响，当 氮化硅膜的折射率较低时，不同 PECVD 工艺的太阳电池 PID 效应差异很大，但基本上都发生一定程度的 PID 效应；当氮化 硅膜的折射率达大于 2.2 时，不同 PECVD 工艺的太阳电池都
图 １ 太阳电池表面双层氮化硅膜示意图
?
d / nm
?
d / nm
Case1
2.02
74.4
2.46
10
Case2
2.02
62.3
2.46
20
Case3
2.02
50.1
2.46
30
Case4
2.02
60.5
2.64
20
Case5
2.06
71.5
2.34
11
Case6
太阳能电池PECVD工艺参数对生长氮化硅薄膜影响的研究
太阳能电池PECVD工艺参数对生长氮化硅薄膜影响的研究摘要：氮化硅膜是对提高太阳能电池光电转换效率有重要作用的减反射膜。
文章介绍了氮化硅膜的钝化作用和减反射作用，陈述了pecvd生长的氮化硅薄膜的基本性质，以156mm×156mm型号的多晶硅太阳电池片为例，结合实际测量数据，分析了在淀积过程中温度、硅烷氨气流量比和射频功率等工艺参数对氮化硅薄膜的生长及其性质的影响。
关键词：pecvd；工艺参数；氮化硅膜；太阳能电池中图分类号：tn304 文献标识码：a 文章编号：1009-2374（2013）02-0014-02太阳能是一种绿色环保的新能源，制备氮化硅（si3n4）减反射膜是制造高效率太阳能电池的重要环节。
氮化硅膜通常采用pecvd 技术生成。
pecvd又称等离子体增强化学气相淀积，淀积过程中，硅烷氨气流量比、射频功率、温度、淀积时间等工艺参数的变化对氮化硅薄膜的生长均有影响。
1 氮化硅膜在太阳能电池中的作用通常sinx中的si/n值为0.75，即si3n4，而实际pecvd淀积氮化硅的化学计量比会随工艺的不同而变化，si/n变化的范围在0.75～2之间。
pecvd的氮化硅薄膜中，除了含有si和n元素，一般还包含一定比例的氢，即sixnyhz或sinx︰h。
利用pecvd技术在硅片表面淀积的氮化硅薄膜，可以使薄膜前后两个表面产生的反射光相互干扰，从而抵消反射光，达到减反射的效果，增加对太阳光的吸收，提高光生电流密度，从而提高电池的转换效率。
同时，氮化硅膜中的h降低了表面复合速率，带来更小的暗电流和更高的开路电压，提高了光电转换效率。
另外高温瞬时退火会断裂一些si-h、n-h键，游离出来的h与缺陷及晶界处的悬挂键结合，减少了界面态密度和复合中心，达到对电池的钝化效果。
2 氮化硅膜的pecvd法制备cvd（全称为chemical vapor deposition）即化学气相沉积。
cvd 技术主要有以下几种：apcvd（常压，700℃～1000℃）、lpcvd（低压，750℃）、pecvd（等离子体增强型，300℃～450℃）。
晶体硅太阳能电池减反射膜及其影响因素
摘要利用太阳能电池发电是解决能源问题和环境问题的重要途径之一。
目前，80%以上的太阳电池是由晶体硅材料制备而成的，制备高效率低成本的晶体硅太阳能电池对于大规模利用太阳能发电有着十分重要的意义。
减反射膜的制备和氢钝化是制备高效率的晶体硅太阳电池的非常重要工序之一。
减反射膜的对光的吸收又与那些因素有关呢？本实验将就镀膜功率、镀膜温度、镀膜时间等对氮化硅减反射膜的影响进行测试。
实验表明氮化硅薄膜的沉积速率随硅烷/氨气流量比增大而增大，随温度升高而略有降低,随沉积功率增大而明显增加，氮化硅薄膜的折射率随硅烷/氨气流量比增大而增大，随温度升高而略有增加,随沉积功率增大而略为降低。
关键词：太阳能；晶体硅；减反射膜；氮化硅AbstractThe use of solar power generation is one of the important ways to solve the energy and environmental problems. At present, more than 80% solar cells are made from crystalline silicon material prepared by the preparation of crystalline silicon solar cells, high efficiency and low cost is very important for the large-scale use of solar power generation has a meaning. Preparation and hydrogen passivation of antireflection films is one of the very important process of crystalline silicon solar cell fabrication of high efficiency. The absorption of light by antireflection coating is related to those factors? The experiments were tested on coating, coating temperature, coating time power such as antireflection coatings on silicon nitride. Experiments show that the silicon nitride film deposition rate increases with the silane / NH3 flow rate increases, and decreases slightly with the increase of temperature, while increases with the increase of deposition power, refractive index of silicon nitride film rate with silane / NH3 flow rate increases, and slightly increase with the increase of temperature, the power increases slightly with deposition reduce.Keywords: solar energy; crystal silicon; antireflection coating; silicon nitride目录摘要 (I)Abstract ............................................................................................................................... I I 1 绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 太阳能电池发展历史和现状 (2)1.3 中电投西安太阳能有限公司简介 (3)1.4 本论文的研究目的与意义 (3)2 硅太阳电池的减反射膜 (5)2.1太阳能电池的制造工艺 (5)2.2 氮化硅薄膜的性质与制备方法 (9)2.2.1 氮化硅薄膜的稳定性 (9)2.2.2碳化硅薄膜的优势 (11)2.2.3氮化硅薄膜的制备方法 (12)2.2.4工业制备氮化硅薄膜的方法 (14)2.2.5影响氮化硅薄膜性质的因素 (14)2.3 太阳电池氢钝化的机理和方法 (15)2.4 太阳电池氢钝化存在的问题 (18)2.5氮化硅薄膜对单晶硅的钝化 (19)2.6 氮化硅薄膜对多晶硅的钝化 (20)3 实验设备与过程 (22)3.1 PECVD设备 (22)3.2 RTP设备 (24)3.3 实验材料 (24)3.4 测试设备 (25)3.4.1 金相显微镜 (25)3.4.2 原子力显微镜(AFM) (25)3.4.3 扫描电子显微镜(SEM) (25)3.4.4 薄膜测试系统 (26)3.5 实验过程 (26)3.5.1 正交实验 (26)3.5.2 氢等离子体的钝化实验 (29)4 不同沉积参数对薄膜性质的影响 (30)4.1不同射频功率与薄膜沉积速率的关系 (31)4.2不同硅烷/氨气流量比与薄膜沉积速率和折射率的关系 (32)4.3热处理对氮化硅减反射膜的影响 (35)4.4热处理对少子寿命的影响 (38)总结 (41)致谢 (42)参考文献 (43)1 绪论1.1 引言自1954年美国贝尔实验室的Chapin等人研制出世界上第一块太阳电池，从此揭开了太阳能开发利用的新篇章。
PECVD在多晶硅上沉积氮化硅膜的研究
PECV D在多晶硅上沉积氮化硅膜的研究Ξ林喜斌3,林安中(北京有色金属研究总院,北京100088)摘要:氮化硅薄膜作为一种新型的太阳电池减反射膜已被工业界认识和应用。
应用PECVD(等离子体增强化学气相沉积)系统,以硅烷、氨气和氮气为气源在多晶硅片上制备了具有减反射作用的氮化硅薄膜。
并研究了在沉积过程中,衬底温度、硅烷与氨气的流比以及射频功率对薄膜质量的影响。
关键词:减反射膜;PECVD;氮化硅中图分类号:O614133 文献标识码:A 文章编号:1000-4343(2003)-0162-02 由于氮化硅[1]膜具有良好的绝缘性、致密性、稳定性和对杂质离子的掩蔽能力,氮化硅薄膜作为多晶硅太阳电池的减反射膜,可显著地提高电池的转换效率[2],还可使生产成本降低。
PECVD法[3]沉积氮化硅薄膜,沉积温度低[4,5]、沉积速度快、薄膜质量好、工艺简单、易于工人掌握操作技术。
由化学法和PECVD法制成的氮化硅薄膜的折射率一般可达2.0左右,接近太阳电池所要求的最佳折射率(2.35),最为符合太阳电池反射层的要求。
1 实 验PECVD氮化硅使用SY2型射频电源等离子台来制备。
高频信号发生的频率是13.56MHz。
所用气体为高纯氨(99.999%)和高纯氮气、高纯硅烷,实验时气体直接通入炉内,主要反应气体是高纯氨和高纯硅烷,氮气主要用来调节系统的真空度和稀释尾气中的硅烷。
本实验所用沉积炉为不锈钢体结构,其炉膛有效容积为0115m3,氮化硅薄膜的折射率是用TP277型椭偏仪测量。
太阳电池的减反射膜,其折射率和厚度要满足nd n=λ/4关系式,即折射率为2.35附近为好。
因此从生产的角度有必要对膜的特性与工艺参数之间的关系进行研究。
2 结果与讨论2.1 流比的影响从氮化硅(Si3N4)分子式可知,SiH4/NH3=(3×32)/(4×17)=1.4为理想的质量比,理想的流比为(1.4×01599)/0.719=1.16。
氮化硅薄膜光学性质的研究
氮化硅薄膜光学性质的研究摘要：氮化硅薄膜具有优良的光学性能，常用作太阳能电池表面的减反射材料。
采用传统的退火炉和快速热退火炉进行了不同时间和温度下的退火比较，并研究了退火对薄膜光学性能的影响。
研究发现：氮化硅薄膜经热处理后厚度降低，折射率先升高后降低。
关键词：太阳能电池；氮化硅薄膜；热处理引言由于有着良好的绝缘性，致密性，稳定性和对杂质离子的掩蔽能力，氮化硅薄膜作为一种高效器件表面的钝化层已被广泛应用在半导体工艺中。
人们同时发现，在多晶硅太阳电池表面生长高质量氮化硅薄膜不仅可以十分显著地提高多晶硅太阳电池的转换效率，而且还可以降低生产成本。
作为一种减反射膜，氮化硅不仅有着极好的光学性能(λ =6 3 2 ． 8 n m时折射率在 1 . 8 ～2． 5之间，而最理想的封装太阳电池减反射膜折射率在 2 ． 1 ～2． 2 5 之间) 和化学性能，还能对质量较差的硅片起到表面和体内钝化作用，提高电池的短路电流。
因此，采用氮化硅薄膜作为晶体硅太阳电池的减反射膜已经成为光伏界的研究热点。
1 . 氮化硅薄膜的光学性质1 .1实验本实验采用2cm×2cm×400um的单面抛光的P型<100>Cz硅片，在沈阳科仪中心PECVD400型真空薄膜生长系统中生长氮化硅薄膜。
氮化硅薄膜制备过程如下：实验前使用乙醇和丙酮超声清洗样品15min以去除油污，然后用1号液(H20：H202：NH3·H20=5：1：1)和2号液(H20：H2O2：HCl=5：1：1)清洗，最后再使用5％稀氢氟酸(HF)漂洗5min以去除氧化层，去离子水洗净烘干后放人反应室。
采用硅烷(10％氮气稀释)和高纯氨气作为反应气体沉积氮化硅薄膜，其中沉积薄膜的生长参数如下：气体流量为硅烷30sccm、氨气60sccm、工作气压30Pa、射频频率 13．5MHz、沉积时间10min。
沉积薄膜后，采用传统的退火炉和新兴的快速热退火炉进行了氩气保护下不同时间和温度下的退火比较，并测试了薄膜退火前后的厚度、折射率。
基于光伏电站中光伏组件的PID现象及其解决措施讨论
基于光伏电站中光伏组件的PID现象及其解决措施讨论摘要：PID效应又称电势诱导衰减，是电池组件的封装材料和其上表面及下表面的材料，电池片与其接地金属边框之间的高电压作用下出现离子迁移，而造成组件性能衰减的现象。
相关研究和数据表明，PID效应与组件构成、封装材料、所处环境温度、湿度和电压有着紧密的联系。
本文主要对光伏电站中光伏组件的PID现象及其解决措施进行讨论。
关键词：镀膜工艺封装材料接地系统 PID 光伏前言：随着光伏行业的不断发展，光伏电站的应用越来越广泛。
其中，组件的PID效应作为影响电站发电量的重要因素之一，受到了业界的广泛关注。
研究表明，由于高效电池技术的应用，硅片扩散深度、硅片扩散后方块电阻较之前都有明显提升。
加之晶体硅光伏组件的电路与其接地金属边框之间存在较高的电势差，从而造成了光伏组件高达70％的输出功率衰减。
一、光伏电站中光伏组件PID现象的形成机理电池是PID现象发生的根本所在，而其现象则通过组件表现出来。
发生PID问题跟组件使用环境有很重要的关系，其活跃程度与温度、湿度有关，同时组件表面的导电性、酸性、碱性以及带有离子的物体污染程度也与组件功率衰减相关联。
在实际发电现场，PID现象已经被观察到，并有大量的实际案例发生，已经给当前电站的稳定可靠运行带来较大的损失或风险。
到目前为止，业内比较认可的PID衰减机理是：组件电极与边框之间由于存在较高的偏置电压，导致其在合适的条件下，玻璃表面会形成一层导电的正离子膜，该导电的离子膜即形成了模拟电场，在该电场的作用下，玻璃表面的钠离子会通过EVA迁移至电池表面或到达电池发射极的位置，PN结因此被破坏，串联电阻增大，并联电阻减小，组件ＥＬ照射时电池变黑变暗。
此外，德国弗朗霍夫及TUV等研究机构还提出了形成PID的原因是由于玻璃表面钠离子迁移至电池内部，钠离子在电场的作用下迁移至扩散结的位置，由于钠离子的存在使得电池内部载流子与之形成一个内建电场，从而限制了载流子的输出，最终引起组件功率衰减。
多晶体硅太阳电池的pid效应
选用高纯度多晶硅材料
高纯度多晶硅材料可以减少杂质和缺陷，从 而降低PID效应的发生率。
优化硅片切割工艺
通过优化切割工艺，减少硅片表面的损伤和 微裂纹，降低PID效应的风险。程工艺改进优化扩散工艺
通过优化扩散工艺参数，控制磷的掺杂浓度和分布，降低PID 效应的影响。
改善电极接触
优化电极接触设计和材料选择，降低电极接触电阻，减少PID 效应的产生。
提高多晶体硅太阳电池的抗PID性能
通过优化多晶体硅太阳电池的结构和工艺参数，提高其抗PID性能。
探索多晶体硅太阳电池与其他类型太阳电池的组合方式，以实现优势互补，提高 整体抗PID性能。
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表面处理与钝化
表面钝化处理
采用表面钝化技术，如氢氟酸处理、等离子体处理等，减少表面态密度的同时，抑制电 荷的积累，降低PID效应的影响。
增加减反层
在电池表面增加减反层，提高光的反射效率，增加光生电流，从而降低PID效应的影响 。
04
PID效应的未来研究方向
深入研究PID效应的物理机制
深入研究多晶体硅太阳电池的PID效 应产生的物理机制，包括电场、温度 场、化学反应等对PID效应的影响。
VS
详细描述
PID效应会导致多晶体硅太阳电池内部的 性能退化，使得电池在长时间运行过程中 容易出现性能衰减和效率下降的问题。这 不仅会影响电池的寿命和可靠性，还会增 加维护和更换的成本。因此，需要采取有 效的措施来抑制PID效应对多晶体硅太阳 电池稳定性的影响。
03
PID效应的缓解和解决方案
材料选择与优化
环境中的水分子、氧气和其它污染物 也可能参与PID反应，加速电池性能 的衰减。
多晶硅太阳电池的制造工艺也会影响 PID效应的发生。例如，高温快速热 处理和高温氢气退火处理等工艺条件 可以降低PID效应的发生率。
氮化硅体钝化对太阳电池性能的影响
摘要减反射膜制备技术是太阳电池生产工艺中的关键技术之一。
用PECCD制备的SiNx:H膜，不仅具有减反射的效果而且能提供良好的钝化效果，从而提高太阳电池的转换效率。
由于多晶硅材料的缺陷较多且绒面制作比较困难，所以这对多晶硅太阳电池尤为重要此外。
这种方法还能满足工业化生产的要求（如和常规工艺兼容能够快速大批量地制备等），因此在多晶硅太阳电池所占市场份额逐年扩大的情况下，已成为了PV工业中采用的主流工艺之一。
SiNx:H膜的特性与沉积条件及沉积设备的关系非常密切，而膜的特性对太阳电池的性能也有不同的影响。
本文的主要工作就是研究在国产PD-I型PECVD 沉积台上，不同条件包括沉积条件及后道工艺如热处理等对SiNx:H膜的特性的影响以及薄膜对太阳电池的不同影响；并对结果进行了分析。
关键词：氮化硅 PECVD 氢钝化目录绪言 (3)1.PECVD SiN成膜基本原理 (4)2.薄膜的生长过程概述 (5)3.氢钝化简介 (6)4.氢在硅晶格中的行为及状态简介 (6)5.氢扩散模型 (7)6.减反膜(ARC)原理 (8)7.PECVD SiN减反射膜的优点 (10)参考文献 (11)绪言为了提高效率，必须钝化材料中具有电活性的杂质和缺陷，提高材料的品质。
已经证明PECVD 沉积的SiNx:H膜（在后面的部分用PECVD沉积的这种SiNx:H 膜一律采用SiN的形式简写）不仅能起到减反射膜的作用，也能起到表面钝化和体钝化的作用，是一种能大幅度提高多晶硅太阳电池效率的多功能材料。
由于对薄膜材料进行热处理能提高薄膜的稳定性，而且在普遍采用的太阳电池生产工艺中，一般也会有热处理工艺存在，因此研究SiN膜及在热处理条件下对多晶硅和薄膜本身的影响，有其现实的意义。
本文主要研究了不同沉积条件下SiN膜性能的变化以及对太阳电池的影响，同时，也研究了不同的退火条件对薄膜和太阳电池的影响，得出一些基本的实验数据，为太阳电池的生产和设计提供了参考。
抗PID工艺对多晶电池片表面质量的影响
抗PID工艺对多晶电池片表面质量的影响PID现象和电池片表面的减反射膜的折射率有关，提高反射层的折射率可以有效地降低PID现象的发生。
文章研究的主要内容是在不提高生产成本并且基本不降低效率的情况下，通过调整沉积时间与气体流量，来提升电池片的折射率至2.13，以达到抗PID目的。
标签：电位诱发衰减、极性化（PID效应）；减反射膜；折射率；多晶电池1 概述晶体硅太阳能电池在使用过程中不排放和发射任何有害物质；没有运动部件、无噪声、重量轻、体积小、具有模块化特征，可分散就地设置，建设周期短，工作寿命长20-25年，维护简便，运行可靠等优点，是一种十分理想的可再生洁净能源。
在实际应用中由于单个晶体硅太阳能组件输出电压和功率偏低，不能满足生活或者生产需要，所以需要将多个组件串接。
在长期高电压作用下，组件中玻璃和封装材料之间存在漏电现象，使得大量电荷和Na+离子富集在电池片表面，造成先是表面钝化减反射膜失效，然后PN结失效，最终使得组件性能持续衰减。
造成此类衰减的机理是多方面的，例如在上述高电压的作用下，组件电池的封装材料和组件上表面层及下表面层的材料中出现的离子迁移现象；电池中出现的热载流子现象；电荷的再分配削减了电池的活性层；相关的电路被腐蚀等等。
这些引起衰减的机理被称之为电位诱发衰减、极性化（Potential Induced Degradation 即PID效应）[1]。
近年来PID已经成为国外买家投诉国内组件质量的重要因素之一，严重时候它可以引起一块组件功率衰减50%以上，从而影响整个电站的功率输出，因此组件的PID现象越来越受到光伏行业的重视[2]。
一些电站实际使用表明，光伏发电系统的系统电压似乎存在对晶体硅电池组件有持续的PID效应，基于丝网印刷的晶体硅电池通过封装材料对组件边框形成的回路所导致的漏电流，被确认为是引发该效应的主要原因。
目前为了有效降低PID Loss值，主要从电池、组件、系统三个方面来实现。
管式PECVD工艺对氮化硅薄膜折射率的影响
管式PECVD工艺对氮化硅薄膜折射率的影响任现坤;马玉英;张黎明;刘鹏;姜言森;徐振华;贾河顺;程亮;张春艳【摘要】Refraction index is an important parameter reflecting film composition and density. It also reflects preparation quality of thin film, which directly affects the transformation efficiency of a solar cell. This paper investigated the impact of radio frequency power, chamber pressure, substrate temperature and the ratio of saline and ammonia on the refraction index of silicon nitride thin film deposited on a c-Si solar cell. We analyze the reason that refractive index of azotized silicon thin film changes with different deposition conditions.%折射率是反映薄膜成分以及致密性的重要指标，是检验薄膜制备质量的重要参数，其变化直接影响太阳能电池的转化效率。
本文研究了不同射频功率、腔体压强、衬底温度以及硅烷和氨气配比等沉积条件对在太阳能电池上沉积的氮化硅薄膜折射率的影响，分析了氮化硅薄膜折射率随各沉积条件变化的原因。
【期刊名称】《山东科学》【年(卷),期】2012(025)003【总页数】5页(P58-61,79)【关键词】折射率;致密性;转化效率;氮化硅;等离子增强型化学气相沉积（PECVD）【作者】任现坤;马玉英;张黎明;刘鹏;姜言森;徐振华;贾河顺;程亮;张春艳【作者单位】山东力诺太阳能电力股份有限公司,山东济南250103;山东凯文科技职业学院,山东济南250200;山东力诺太阳能电力股份有限公司,山东济南250103;山东力诺太阳能电力股份有限公司,山东济南250103;山东力诺太阳能电力股份有限公司,山东济南250103;山东力诺太阳能电力股份有限公司,山东济南250103;山东力诺太阳能电力股份有限公司,山东济南250103;山东力诺太阳能电力股份有限公司,山东济南250103;山东力诺太阳能电力股份有限公司,山东济南250103【正文语种】中文【中图分类】O484.41Abstract∶Refraction index is an important parameter reflecting film composition and density．It also reflects preparation quality of thin film，which directly affects the transformation efficiency of a solar cell．This paper investigated the impact of radio frequency power，chamber pressure，substrate temperature and the ratio of saline and ammonia on the refraction index of silicon nitride thin film deposited on a c-Si solar cell．We analyze the reason that refractive index of azotized silicon thin film changes with different deposition conditions．Key words∶refractive index;densification;conversion efficiency;Silicon nitride;PECVD等离子增强型化学气相沉积(PECVD)技术是目前太阳能行业普遍采用的一种生长氮化硅的方法。
封装材料对光伏组件抗PID性能影响研究
封装材料对光伏组件抗PID性能影响研究摘要：随着光伏发电在世界能源中占有的比例越来越高，发电系统的规模也越来越庞大。
增加系统电压和采用更少的逆变器可以减少整体光伏系统的成本，但容易使组件暴露在高压下而引起PID衰减。
因此，研究和解决光伏组件抗PID效应问题可以有效提升光伏电站发电收益。
本文系统研究了光伏组件封装材料如太阳能玻璃、EVA对组件抗PID性能影响，首次提出通过在玻璃表面增加抗PID涂层和优化EVA VA含量以及各种助剂配比可以提高组件抗PID性能并对其机理进行了初步探讨。
关键词：光伏组件；封装材料；抗PID效应；太阳能玻璃；EVA引言PID（Potential Induced Degradation）即电位诱发衰减。
一些光伏电站实际经历表明，光伏发电系统的系统电压存在对晶体硅电池组件有持续的“电位诱发衰减”效用，基于丝网印刷的晶体硅电池通过封装材料（通常是 EVA和玻璃的上表面）对组件边框形成的回路所导致的漏电流，被确认为是引起上述效应的主要原因。
近年来 PID 已经成为国外买家投诉国内组件质量的重要因素之一，严重时候它可以引起一块组件功率衰减50%以上，从而影响整个电站的功率输出[1~2]。
目前关于组件抗PID性能研究多数集中于硅片电阻率、电池方块电阻、电池氮化硅膜折射率等内容[3~7]，对于封装材料如玻璃、EVA对组件抗PID性能影响鲜有报道，本文将从组件封装材料如玻璃、EVA入手，研究封装材料对组件抗PID性能影响，并对其抗PID机理进行初步探讨。
1 实验1.1 实验原料及仪器实验材料：使用相同厂家硅片相同电池工艺制备的多晶电池片，国内A厂家太阳能超白镀膜玻璃1#及表面增加抗PID涂层的2#玻璃；国内外知名6个EVA厂家的6种抗PID EVA胶膜1#~6#；太阳能组件用背板、涂锡带、接线盒及边框等。
实验仪器：3A级Spire测试仪、高分辨率沛德EL测试仪、步入式环境试验箱。
1.2 实验过程使用1#、2#太阳能超白镀膜玻璃和1# EVA分别制备2块组件，对比玻璃对组件抗PID性能影响；采用1#太阳能超白镀膜玻璃和1~6#抗PID EVA胶膜制备6块组件，对比EVA胶膜对组件抗PID性能影响。
不同参数网版对多晶硅太阳能电池电性能的影响
不同参数网版对多晶硅太阳能电池电性能的影响摘要：生产晶体硅太阳能电池最关键的步骤之一是在硅片的正面和背面制造非常精细的电路，将光生电子导出电池。
电池正面导电线路（栅线）的一个负面效应是阴影：栅线阻挡了少量阳光，使其无法进入电池的有效区域，从而降低了转换效率。
为了降低阴影效应，栅线宽度必须尽可能做到最窄。
然而，栅线变窄后串联电阻会增大（使填充值降低），因此为了达到平衡需要增加栅线根数。
本文介绍了使用不同参数丝网印刷对多晶硅太阳能电池电性能的影响。
关键词：金属化丝网印刷多晶硅电池1、前言近年来随着新能源行业的发展，光伏发电越来越受到人们的重视。
在过去十多年来世界太阳电池的产量一直以每年30%到40%的速度增长，成为世界上发展最快的行业之一[1-2]。
提高效率、降低成本成为人们关注的焦点。
丝网印刷金属化技术生产周期更短，成本更低，同时它也一直是研究的对象,丝网目数、线径、线宽和栅线根数的正确搭配成了提高电性能的研究方向。
工业生产的晶体硅电池片工艺比较成熟，它主要由单层的P-N结、细的正面电极、减反射膜、背面金属电极和完全覆盖背面的电场构成。
这种主流的细电极设计，具有很好的实际使用价值，从理论上来说，电极栅线越宽，电流收集能力越强，串联电阻越小；但因为遮光的原因，电极栅线对光线吸收有很大的影响电极栅线过宽，会使电池片采光受到很大影响，从而使得光电转换效率会严重降低。
如何对电池栅线进行设计布置，使得有限的金属材料能够有效地进行电流收集，而又不影响电池片对光线的吸收，是亟需解决的问题。
我们希望通过表面栅线的优化，使得栅线对电阻的增加和对光线的遮挡都控制在一个可接受的范围，相互作用之下得到更好的光电效率转换。
2、实验过程本实验选用P型多晶156mm*156mm*180um硅片，在扩散工序后选取扩散方阻合格的硅片，根据硅片晶向严格均分为6组，每组20片。
湿法刻蚀工序、PECVD工序及印刷工序（背电极印刷、铝背场印刷）均使用相同的制作工艺。
光伏组件PID效应的影响因素及改善方法
光伏组件PID效应的影响因素及改善方法发表时间：2019-10-18T11:54:30.710Z 来源：《基层建设》2019年第18期作者：孟伟芳[导读] 摘要：相比于传统发电方式而言，光伏发电具有更高的环保性与效益性，与之对应的光伏电站数量持续增加，带来了系统电压的显著上升，进而在很大程度上影响光伏组件的综合性能。
海南英利新能源有限公司海南省 570000摘要：相比于传统发电方式而言，光伏发电具有更高的环保性与效益性，与之对应的光伏电站数量持续增加，带来了系统电压的显著上升，进而在很大程度上影响光伏组件的综合性能。
其中，PID效应在多数光伏电站中普遍存在，它是影响组件功率的主要因素。
对此，本文则以PID效应为研究对象，从其发生机理出发，综合围绕温度、湿度等因素展开分析；论述了PID效应所对应的测试机制；最后从工艺、材料等角度展开分析，提出具有针对性的预防机制。
关键词：光伏电站；PID效应；改善方法纵观整个光伏行业，所需要攻克的难题较多，其中又以PID效应问题最为突出；它对组件电性能造成严重影响，使组件开路电压下降，进而降低光伏电站的实际发电量，这也随之凸显了与之对应的预防与消除机制的重要性，显然已经是当下行业内研究的热门话题。
1. PID效应的产生机理对于并网光伏系统而言，随着光伏阵列对应的最大功率跟踪电压的不同，其对应的输出端大小以及正负均会发生变化，此外诸如电网电压等均会对输出端造成影响。
在所有组件中，与逆变器距离最近的将会承受最大系统电压，具体可参见下图：图2 光伏阵列输出端对地电压示意图水汽具有较强的渗透能力，可以经由封边硅胶等结构由外界进入组件内，而后EVA键结构被迫分解，并形成大量的醋酸。
具有高度自由性的醋酸会与玻璃表面的碱性物质相遇，进而形成Na+，并伴有少量Ca+与 Fe+。
由于Na+可以进行自由的移动，因此在系统电压的作用下最终移动至金属边框，随之形成漏电流。
此时Na+将普遍存留在电池片表面，其中以减反射膜层的密集程度最大，以此形成钝化效应，导致组件出现短路等现象，最终影响组件输出功率，其整个流程可参见图3。
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氮化硅膜折射率对多晶硅太阳能电池抗PID 性能影响
作者：张红妹
来源：《中国科技纵横》2017年第04期
摘要：本文研究了在组件使用抗PID的EVA的条件下，不同的氮化硅膜折射率对组件抗PID性能的影响。
实验结果表明，在电池增加了臭氧氧化，在组件使用抗PID的EVA条件下，2.02-2.18范围内的折射率对组件抗PID性能的影响没有明显区别，2.10的折射率生产的太阳电池转换效率最高。
关键词：PID；折射率；太阳电池转换效率
中图分类号：TM914 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）04-0131-01
1 引言
电势诱导衰减（potential induced degradation，PID）是指太阳电池组件在长期受到一定的外电压下发生功率衰减的现象。
这种现象最早是Sunpower发现的，认为是一种极化效应。
近几年，有关PID现象的报道越来越多，PID已经成为组件应用的一个重大问题[1-2]，尤其是在高温高湿的条件下[3]。
S.Pingel等研究发现太阳电池表面氮化硅膜的折射率对电池的抗PID性能有很大影响，当氮化硅膜的折射率较低时，不同PECVD工艺的太阳电池PID效应差异很大，但基本上都发生一定程度的PID效应；当氮化硅膜的折射率达大于2.2时，不同PECVD 工艺的太阳电池都具有良好的抗PID性能[1]。
但是，当折射率不同时，太阳电池的转换效率差别很大。
自从组件使用抗PID的EVA后，组件的抗PID性能得到了明显的改善。
因此，需要对太阳电池氮化硅膜的折射率进行研究，确定既能满足组件抗PID性能，又能实现太阳电池最佳转换效率的折射率。
2 实验
电池片的制备是在产业化的多晶硅电池生产线上进行，用普通156mm×156mm的自产P型多晶硅片。
选取晶向一致的多晶硅片进行分组，经清洗制绒、扩散、刻蚀、和臭氧氧化后，在PECVD镀膜工序采用板式PECVD设备进行镀膜，镀膜通过不同的工艺，得到不同的折射率：2.02，2.06，2.10，2.14，2.18。
随后正常的丝网印刷和烧结，并在STC条件（即AM1.5光谱辐照为1000W/m2，温度25℃）下进行I-V测试。
每组选取效率接近的电池，用相同的封材料和工艺将各组实验电池封装成市面上最常见的6×10片PV组件。
组件按钢化玻璃+EVA+电池+EVA+背板叠层、层压并安装接线盒和铝合金
边框，其中，EVA使用抗PID EVA。
封装好后，对实验组件进行EL和I-V测试（STC条件下）。
将实验组件放在DampHeat实验条件（85℃&85%RH）下的环境实验箱中，直流电源正极接铝边框，负极接组件正极引出端，施加1000V电压。
PID实验持续96h，取出组件并在2h 内完成EL和I-V测试（STC条件下），2h内完成EL和I-V测试。
若组件功率损失
3 结果与讨论
地面太阳光光谱能量的峰值在波长0.5μm，而硅太阳电池的相对响应峰值波长在0.8μm-0.9μm，因此减反射的最佳波长范围在0.5μm-0.7μm。
通过计算，当电池直接裸露在空气中时，减反射的最佳折射率为1.97；考虑钝化效果及太阳电池效率测试，最佳的折射率为2.08。
而当氮化硅膜的折射率达大于2.2时，不同PECVD工艺的太阳电池才会都具有良好的抗PID 性能。
本实验采用行业内统一使用的标准，测试臭氧氧化后硅片的亲水性，亲水性合格后，调整PECVD设备硅烷、氨气流量及比例，得到不同的折射率，通过调整带速，保证膜厚相同。
电池完成后，使用抗PID EVA进行组件封装，并进行组件的抗PID测试。
96小时测试结果如下，五组的功率衰减比数据分别为0.88%，0.83%，0.92%，0.92%，0.70%，全部满足在DampHeat条件上96小时，衰减比小于5%的要求，且衰减比数据没有明显差异。
该试验数据表明，在增加臭氧氧化工艺环节，且硅片亲水性合格，组件使用抗PIDEVA的条件下，氮化硅折射率从2.02到2.18范围，对组件的抗PID没有不同的影响。
4 结语
从以上试验过程和各项测试参数能够得知，2.10的折射率能够实现最优的太阳电池转换效率。
而在在增加臭氧氧化工艺环节，且硅片亲水性合格，并组件使用抗PID EVA的条件下，氮化硅折射率从2.02到2.18范围，对组件的抗PID没有不同的影响，而在2.10折射率时，太阳电池的转换效率最高。
因此可以得出结论，在增加臭氧环节和组件使用抗PID EVA的条件下，氮化硅膜2.10的折射率，能同时满足太阳电池转换效率最高和组件抗PID的要求。
参考文献
[1]RUTSCHMANNI.Powerlosses below the surface[J].Photon Inter-national，2012（11）：130-137.
[2]HOFFMANN S， KOEHL M. Effect of humidity and temperature on the potential-induceddegradation[J].ProgPhotovolt：ResAppl，2014，22（2）：173-179.
[3]BAUER J，NAUMANN V，GROBER S，etal.On the mechanism of potential-induced degradation incrystalline silicon solarcells[J].Phys Status SolidiRRL，2012，6（8）：331-333.。