PERC结构多晶硅太阳电池的研究_赵素香
多晶硅太阳电池制备中氧化铝薄膜的疏水性研究
多晶硅太阳电池制备中氧化铝薄膜的疏水性研究
随着能源需求不断增加和对环境保护的要求越来越高，太阳能作为一
种清洁、可再生的能源获取方式越来越受到关注。
多晶硅太阳电池是目前
应用最广泛的太阳能电池类型之一，其制备过程中重要的一步是在硅片表
面沉积一层氧化铝薄膜，这种薄膜能够提高太阳能电池的性能。
目前，氧化铝薄膜的疏水性能在多晶硅太阳电池制备中受到广泛关注。
疏水性能可以通过测量薄膜表面接触角来评估，接触角越大，薄膜越疏水。
一个理想的太阳能电池应该具有良好的疏水性能，这样可以减少表面污染
物的附着，提高太阳能的利用效率。
研究人员通过改变沉积氧化铝薄膜的工艺参数和添加不同的添加剂来
调控氧化铝薄膜的疏水性能。
研究表明，添加一些有机试剂，如正辛醇和
正庚醇，可以增强氧化铝薄膜的疏水性能。
这是因为有机试剂中的烷基链
能够与氧化铝表面形成一层疏水层，阻止水分子进入薄膜表面。
此外，研究人员还发现，在氧化铝薄膜制备过程中，控制氧化铝晶粒
的生长和排列方式也可以影响薄膜的疏水性能。
例如，采用特殊的沉积工艺，可以在薄膜表面形成微米级别的纳米颗粒，增加表面的粗糙度，从而
提高疏水性能。
此外，通过调节氧化铝薄膜的晶粒尺寸和排列方式，也可
以实现在不同界面的均一性，减少界面能量，提高太阳能电池的转换效率。
总的来说，研究氧化铝薄膜的疏水性是多晶硅太阳电池制备过程中的
重要研究方向之一、通过改变沉积工艺和添加剂，可以调控氧化铝薄膜的
疏水性能，进而提高太阳能电池的性能。
然而，目前对于氧化铝薄膜疏水
性的研究还比较有限，需进一步深入研究。
PERC太阳电池测试分析研究_赵孟钢
外 电路 电 压变 化 的 响应 时 间
良
，
给测 试 结 果 带 来 不 置
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具有较 大 的 发 散角
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三者 间也 存 在差 异
，
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量 强弱
，
。
通 过 改 变 基 准 电 压 来 调 控 光 能 ３
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ＰＥ Ｒ Ｃ
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半高宽 窄
ＬＥＤ
、
发板 上 的 从 电 路 包 括 三 极 管
PECVD法制备多晶硅薄膜太阳能电池研究的开题报告
PECVD法制备多晶硅薄膜太阳能电池研究的开题报告题目：PECVD法制备多晶硅薄膜太阳能电池研究一、研究背景与意义随着人类对能源的需求不断增加，太阳能电池作为一种清洁、可再生的能源成为了各国研究的热点。
多晶硅是一种常用的太阳能电池材料，其特点是易于加工、生产成本低、光电转化效率高等。
PECVD是一种制备多晶硅薄膜的常用方法，其制备过程简单、设备易于控制、反应速度快等优点，因此本研究将采用PECVD法制备多晶硅薄膜太阳能电池。
二、研究目的和方法本研究旨在探究PECVD法制备多晶硅薄膜太阳能电池的制备工艺、性质、结构及其对电池性能的影响。
主要研究内容包括：1.制备工艺优化。
研究PECVD工艺参数对多晶硅薄膜生长速率、薄膜结构和纯度等性能的影响，寻找最佳制备工艺条件。
2.薄膜性质研究。
对制备的多晶硅薄膜进行表征，研究其光电性能、晶格结构、比表面积等性质。
3.太阳能电池性能研究。
将制备的多晶硅薄膜应用于太阳能电池中，测定电池的输出电压、电流、转换效率等性能指标，分析制备的多晶硅薄膜对电池性能的影响。
本研究使用PECVD设备制备多晶硅薄膜样品，采用光电子能谱(UPS)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、保护性气氛热脱附(TPD)、光电流谱等表征手段对制备的样品进行表征；采用测试系统对制备的太阳能电池进行性能测试。
三、研究进度安排本研究共计两年完成，时间安排如下：第一年1) 熟悉PECVD设备操作原理和性能测试系统，完成PECVD工艺参数设计与优化；2) 制备多晶硅样品，进行多种表征手段测试；3) 分析多晶硅薄膜成长机理和性质；4) 分析多晶硅薄膜对太阳能电池性能的影响。
第二年1) 完成太阳能电池的制备；2) 对制备的多晶硅太阳能电池进行性能测试，并分析多晶硅薄膜对太阳能电池性能的影响及其机理。
3) 根据研究成果编写论文并做结论总结。
四、预期研究成果及展望通过对PECVD工艺参数的优化和多晶硅薄膜样品的制备，研究多晶硅薄膜晶格结构、表面形貌、化学组成和光电性能等特性，探究制备多晶硅薄膜太阳能电池性能的提高途径。
多晶硅太阳电池绒面反射率的研究
多晶硅太阳电池绒面反射率的研究许礼;王丽婷【摘要】主要研究多晶硅片在未加缓蚀剂的酸腐蚀溶液中制绒后,绒面反射率对电池片效率的影响;用RENA制绒机自带反射仪对硅片绒面反射率进行检测,用3D显微镜对多晶硅片绒面的形貌进行观察和检测分析.实验过程中,按照工业生产的实际模型,确定了多晶硅片制绒后,绒面的最佳反射率范围是18.0％～ 18.5％,合理范围是18％～ 19％;并分析了绒面反射率影响电池片效率的原因.【期刊名称】《太阳能》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】4页(P44-47)【关键词】多晶硅;制绒绒面;反射率;电池片效率【作者】许礼;王丽婷【作者单位】中节能太阳能科技(镇江)有限公司;中节能太阳能科技(镇江)有限公司【正文语种】中文0 引言近年来，为提高多晶硅太阳电池的转换效率，一种简单又重要的方法是在硅片表面进行修饰，形成绒面结构，入射光在硅片表面经过多次反射增加了光的吸收，同时吸收的众多光子在p-n结附近生成更多的光生载流子。
硅片表面绒面的形成增加了p-n结的面积，从而可提高短路电流，效率也会相应提高。
但太阳电池片表面的织构化也增加了光生载流子的表面复合速率。
目前，多晶硅形成绒面结构的方法有物理方法和化学方法。
物理方法有：激光刻槽[1,2]、机械刻槽[3]和酸腐蚀制绒[4,5]、反应离子体刻蚀[6-8]。
但是这些方法在实际生产中成本较高、可行性较差。
因此，可利用化学酸腐蚀法在硅片表面形成大小各异、凹凸不平的众多腐蚀坑。
硅片表面腐蚀坑的大小和深度的差异导致硅片表面反射率不同。
因此，反射率可作为评价绒面好坏的一个标准。
硅片表面的反射率是影响太阳电池效率的一个重要因素，通过工艺的优化可有效降低硅片表面的反射率，从而提高电池片效率。
1 实验方案与材料1.1 实验材料实验选用市场在售硅片，硅片面积为156 mm×156 mm，电阻率为1～3 Ω·cm，厚度为200±20 μm；采用RENA制绒机进行酸腐蚀制作绒面；用千分之一天平检测硅片的减重；采用3D显微镜观察硅片腐蚀后绒面的形貌；用RENA自带反射率测试仪(型号：1.0.9.0)测定硅片绒面的反射率；采用热扩散炉进行扩散形成p-n结；用刻蚀机去除硅片表面磷硅玻璃和硅片边缘p-n结；用管式等离子CVD炉进行减反射膜的制备；丝网印刷机进行丝网印刷。
高效PERC 单晶硅太阳电池局部背表面场的工艺研究
中，d 1为相邻2条激光开槽线的间距；d 2为激光扫描距离；d 3为1个激光扫描周期距离。
实验均采用德国Halm 测试仪来表征电池的电学性能，采用奥林巴斯显微镜来观察硅片表面的激光光斑扫描形貌和电池的背面铝浆填充率变b. 激光开槽局部放大图
图1 PERC 单晶硅太阳电池的背面激光图形
Fig. 1 Laser pattern on back of PERC monocrystalline silicon
solar cell
a. 背面激光开槽整体图 a. 激光速度为14000 m/s 时
局部放大
d 2
d 1
d 3
12 µm
7 µm
b. 激光速度为16000 m/s时
0 µm
c. 激光速度为18000 m/s时
8 µm
d. 激光速度为20000 m/s时
10 µm
e. 激光速度为22000 m/s时
不同激光速度对应的激光光斑之间的位置变化形貌图Fig. 2 Topography of position change between laser spots corresponding to different laser velocities
对应的激光光斑位置为相离；当铝浆的延展腐蚀性弱时，对应的激光光斑位置为相交；当铝浆的延展腐蚀性适中时，对应的激光光斑位置为相切。
激光速度与激光实线比直接共同影响了铝浆与硅基体的接触比例，从而影响了PERC单晶硅太阳电池的接触电阻。
PECVD镀膜
太阳电池用氮化硅薄膜及氢钝化研究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。
本文在系统综述当前太阳电池用氮化硅薄膜研究进展、前景和面临的问题的基础上，应用PECVD（等离子体增强化学气相沉积）系统，以硅烷和氨气为气源制备了同时具有钝化作用和减反射作用的氮化硅薄膜；摸索了氮化硅薄膜相对最佳生长参数；研究了PECVD生长的氮化硅薄膜的基本物理化学性质以及在沉积的过程中，衬底温度、硅烷氨气流量比和射频功率对薄膜折射率和生长速率的影响；分别探明了氢等离子体和富氢氮化硅薄膜对太阳电池材料和器件性能的钝化作用，并就沉积薄膜后退火对电池材料和器件的影响做了初步的摸索，得到了一系列的实验结果，为开发我国自主知识产权的太阳电池工艺提供了有益的参考和指导。
本实验利用PECVD设备，制备了氮化硅薄膜，结果证实沉积的氮化硅薄膜减反射性质良好，透射率高，折射率2.1左右；薄膜表面相当平整，粗糙度大约3nm；薄膜属于非晶态，比较难晶化；薄膜的硅氮比在1.1:1至1.4:1左右，薄膜富硅；实验还研究了氮化硅薄膜的高温热稳定性，指出原始氮化硅薄膜中含有大量的氢，但是在高温处理后这些氢会从薄膜中逸失；同时，1000℃热处理可能使氮化硅薄膜发生龟裂。
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；在衬底温度300℃，射频功率20W和硅烷氨气流量比为1：3的条件下氮化硅薄膜的沉积速率大约为8.6纳米/分。
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。
通过测试氢等离子体钝化和氮化硅薄膜钝化的效果，实验还发现氢等离子体处理对多晶硅材料的少子寿命提高作用比较明显，但是这种提高作用与处理温度以及时间的关系不大；氮化硅薄膜中的氢对单晶硅的载流子迁移率提高有一定作用，但经过高温处理后这种作用消失；氮化硅薄膜能提高单晶硅和多晶硅的少子寿命，具有表面钝化和体钝化的双重作用；氢等离子体和氮化硅薄膜都能有效地提高单晶和多晶电池的短路电流密度，进而使电池效率有不同程度(绝对转换效率0.5%~2.9%)的提高；先沉积氮化硅薄膜再氢等离子体处理能得到更好的钝化效果。
p型多晶硅perc太阳电池光致衰减效应的研究
p型多晶硅perc太阳电池光致衰减效应的研究下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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采用新型掺杂方式的PERT晶体硅太阳电池的制作方法[发明专利]
![采用新型掺杂方式的PERT晶体硅太阳电池的制作方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/19e55b2f89eb172dec63b7bd.png)
专利名称：采用新型掺杂方式的PERT晶体硅太阳电池的制作方法
专利类型：发明专利
发明人：樊华,吴俊清,李慧,俞超,徐强
申请号：CN201710853507.5
申请日：20170920
公开号：CN107706268A
公开日：
20180216
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种采用新型掺杂方式的PERT晶体硅太阳电池的制作方法，硅片采用B、P 共扩工艺，正面P扩散，背面B扩散，硅片两片为一组，每组硅片采用竖直背靠背的方式进行扩散，两片硅片背面之间插入纸状固态源B源，正面采用通三氯氧磷的方式进行正面磷扩散；推进扩散炉在进行高温共扩散，使硅片的正面形成n+掺杂层，背面形成p+掺杂层。
克服了背景技术中硅片正面和背面采取分别沉积的扩散方式所存在工序复杂且效率低的问题。
申请人：东方环晟光伏(江苏)有限公司
地址：214203 江苏省无锡市宜兴市经济开发区文庄路20号
国籍：CN
代理机构：南京天华专利代理有限责任公司
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多晶硅太阳电池表面织构化工艺的研究的开题报告
多晶硅太阳电池表面织构化工艺的研究的开题报告一、选题背景太阳能光伏技术是目前应用最广泛的可再生能源技术之一。
太阳能电池已经逐步成为了替代传统能源的重要技术手段之一。
多晶硅太阳电池具有性能稳定、寿命长、成本低等优势，因此在工业生产和实际应用中得到广泛应用。
然而，多晶硅太阳电池的转换效率仍然存在一定的提高空间，如何进一步提高太阳能光伏发电的转换效率和光电性能是当前研究的热点。
多晶硅太阳电池的光电转换效率取决于材料质量和光吸收程度，光伏材料的光量子效率将随着光透过率的增加而降低。
通过表面的纳米织构，可以提高光的吸收率，从而提高光伏转换效率。
因此，表面织构化技术是提高多晶硅太阳电池光电转换效率的重要措施之一。
二、选题意义随着能源需求的日益增长，太阳能发电逐渐成为了一种重要的选择。
多晶硅太阳电池因其成本较低、寿命长、稳定性强等优势，成为了大规模应用的主要光伏电池之一。
然而，多晶硅太阳电池的光电转换效率仍然较低，如何提高太阳能光伏发电的转换效率和光电性能是当前研究的热点。
表面织构化技术可以提高光的吸收率，从而提高光伏转换效率，因此具有广泛的应用前景和研究价值。
三、研究内容和方法1.研究内容本研究将以多晶硅太阳电池为研究对象，探究表面织构化工艺对于太阳能电池光电转换效率的影响，分析不同表面织构形态下的光伏特性和性能差异，并对其机理进行探讨和分析。
2.研究方法本研究将采用多种表面织构化方法，比如刻蚀法、湿化学法、硅纳米线生长等方法，制备具有不同形态表面织构的多晶硅太阳电池器件，并利用电学特性测试仪器对其进行性能测试和比较分析，研究其光伏特性和光电性能差异以及机理。
同时，采用扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）以及X射线衍射仪（XRD）等表征手段进行表面形态和材料特性的分析。
四、预期成果1.研究并建立一种针对多晶硅太阳电池的表面织构化工艺，提高其光伏转换效率和光电性能。
2.探究表面织构化工艺对多晶硅太阳电池光电转换性能的影响机理。
PERC太阳电池背面SiN_x折射率的优化_回双双
Optimization of Ｒefractive Index of SiNx in the Back Surface of PEＲC Solar Cells
那么指定电池的背反射率rb就可用式1计算fig4钝化后少子寿命分布图distributionoftheminoritycarrierslifetimeafterpassivation11rbrtrfe1rfe1rfirtrferfi出现图4所示结果的原因可能是在膜厚相同的情况下sinx薄膜的折射率越大即形成过程中sih4的气流量比越大也就是si含量越高由于sinx的钝化作用主要表现为氢钝化而富硅薄膜含有较多空位这些空位使得氢扩散的扩散系数提高因而表现出较好的钝化效果
2014 年 6 月
回双双 等： PEＲC 太阳电池背Байду номын сангаас SiNx 折射率的优化
櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶
的提升，说明钝化效果良好。其中 C 组硅片少子 寿命平均值最高，B 组次之，A 组最低。
图 4 钝化后少子寿命分布图 Fig. 4 Di stribution of the minority carriers lifetime after
Key words： PEＲC； SiNx； reflective index； back surface passivation； back surface reflection EEACC： 2550
0 引言
目前，光伏行业为降低材料成本，太阳电池的 设计不断向薄片化发展。然而，在硅片体少子寿命
多晶硅太阳电池表面织构及背腐蚀先进工艺的研究的开题报告
多晶硅太阳电池表面织构及背腐蚀先进工艺的研究的开题报告一、研究背景对于太阳能电池来说，其效率的提高是一个重要的研究课题。
多晶硅太阳电池是当前应用最广泛的太阳能电池之一，其效率主要受到其表面反射率和背表面电池损失的影响。
针对这两个问题，目前已经出现了多种解决方案，其中表面织构和背腐蚀则是应用最为广泛的技术之一。
二、研究内容本研究主要探讨多晶硅太阳电池表面织构和背腐蚀先进工艺的研究。
具体内容包括：1. 多晶硅太阳电池表面织构技术的研究。
通过对表面织构的形态结构、制备工艺、对太阳电池光电性能的影响等方面的研究，寻找最优的表面织构工艺，从而提高太阳电池的转换效率。
2. 多晶硅太阳电池背腐蚀技术的研究。
通过对背腐蚀工艺的优化和控制实验，研究其对太阳电池性能的影响，得到最佳的背腐蚀参数和工艺条件，并探索背腐蚀与表面织构之间的协同作用，进一步提高太阳电池的转换效率。
3. 多晶硅太阳电池的制备和性能测试。
采用所研究的最优制备工艺，制备多晶硅太阳电池，并对其进行性能测试，比较不同工艺条件下多晶硅太阳电池的转换效率、光电参数等性能指标。
三、研究意义本研究旨在通过对多晶硅太阳电池表面织构和背腐蚀工艺的研究，寻找最佳工艺条件，以提高太阳电池的转换效率，减少能源的消耗，为能源领域的可持续发展做出贡献。
四、研究方法本研究将采用以下方法进行：1. 文献调研和理论分析。
通过对已有文献和理论知识的调研和分析，确定研究的重要性和方向，并为后续实验提供理论依据。
2. 试验设计和实验验证。
根据文献调研的结果，设计并开展实验，通过对多晶硅太阳电池表面织构和背腐蚀工艺进行优化和控制，得到最优的工艺条件和参数，并制备太阳电池样品进行性能测试。
3. 性能测试和数据分析。
对所制备的多晶硅太阳电池进行性能测试，并对测试结果进行数据分析和比较，评估所研究的工艺优化对太阳电池性能的影响。
五、预期成果本研究预计能够得到以下成果：1. 确定多晶硅太阳电池表面织构和背腐蚀的优化工艺条件和参数。
多晶硅薄膜太阳电池组件效率提高方法
多晶硅薄膜太阳电池组件效率提高方法摘要太阳能作为一种可再生的清洁能源，正逐渐得到广泛应用。
多晶硅薄膜太阳电池作为其中一种主要的太阳能电池技术，其效率的提高对于太阳能产业的发展具有重要意义。
本文将讨论多晶硅薄膜太阳电池组件效率提高的方法，并针对每种方法进行分析和探讨。
1. 提高光吸收多晶硅薄膜太阳电池组件的光吸收率是影响其效率的关键因素之一。
有效增加光吸收可以提高光电转换效率，从而提高组件效率。
为了增加光吸收，可以采取以下方法：a) 表面微纳结构化：通过在多晶硅薄膜表面制造微米或纳米级别的孔洞、凹凸结构，提高光线在薄膜中的反射和散射，增加光吸收量。
b) 反射层设计：在多晶硅薄膜上设计一个反射层，将未被吸收的光线反射回吸收层，提高光吸收效率。
c) 光波导技术：利用光波导技术将光线通过多晶硅薄膜中的波导结构进行传导，提高光吸收效率。
2. 缓解电子复合电子复合是多晶硅薄膜太阳电池效率下降的主要原因之一。
为了减少电子复合，可以采取以下方法：a) 添加等电子掺杂：通过在多晶硅薄膜中添加等电子掺杂元素，如磷、砷等，使得多晶硅薄膜中的缺陷浓度增加，从而减少电子与空穴的复合。
b) 非晶硅层封装：在多晶硅薄膜的周围封装一层非晶硅层，用作电子和空穴的收集层，减少电子复合的可能性。
3. 提高载流子收集效率提高载流子收集效率可以最大程度地利用多晶硅薄膜太阳电池中产生的载流子，增加电流输出，提高组件效率。
为了提高载流子收集效率，可以采取以下方法：a) 优化电极设计：设计合适的电极结构和布局，提高电极与多晶硅薄膜之间的接触面积，减少电极的阻抗，提高电荷的收集效率。
b) 快速载流子收集技术：采用反向开路电压提高载流子的集结速度，提高载流子收集效率。
c) 密度梯度多晶硅薄膜：在多晶硅薄膜中形成一个掺杂浓度梯度，使掺杂浓度逐渐减小，能够增加载流子在多晶硅薄膜中的扩散长度，提高载流子收集效率。
4. 提高光电转换效率光电转换效率是多晶硅薄膜太阳电池组件效率的重要指标。
HJT太阳电池光注入退火工艺的增效研究
太 阳 能第1期 总第357期2024年1月No.1 Total No.357Jan., 2024SOLAR ENERGY0 引言目前，光伏行业的主流太阳电池技术是p型发射极钝化和背面接触(PERC)太阳电池技术，但此类太阳电池的光电转换效率、良率及成本已逐渐接近极限，发展进入瓶颈，产品竞争力与新技术产品相比必然会持续下降。
近年来，n型太阳电池中的异质结(HJT)太阳电池因具有光电转换效率高、衰减率低、双面率高、工艺简单、大尺寸化、薄片化等优势，得到了广泛关注和深入研究[1-4]。
目前，HJT太阳电池的平均量产光电转换效率达到24.5%以上，实验室光电效率能达到26.81%(截至2023年5月)[5]。
未来几年，n型HJT太阳电池有望取代p型PERC太阳电池，成为太阳电池市场的主流技术[6]。
当前，HJT太阳电池还未实现规模化量产，成本较高是阻碍此类太阳电池推广的主要原因[7]。
HJT太阳电池的降本途径有很多，包括设备国产化、硅片薄片化、采用银包铜浆料、使用无铟靶材、提升光电转换效率等，其中，提升HJT太阳电池的量产光电转换效率是降低其成本的有效途径，而对低温固化后的HJT太阳电池进行光注入退火可有效提升其光电转换效率[8]。
前期，研究者认为光注入退火工艺主要是用于抑制PERC太阳电池的光致衰减(LID)和热辅助光致衰减(LeTID)问题。
姜倩等[9]认为PERC 太阳电池存在一定的LeTID问题，通过光注入退火可缓解此类太阳电池的后期衰减。
周肃等[10]研究发现，PERC多晶硅太阳电池经过光注入退火后，LID降低的同时光电转换效率提升了0.03%左右。
中国可再生能源学会光伏专业委员会在《2020年中国光伏技术发展报告——晶体硅太阳电池研究进展》[11]中提到，近年来国内光伏企业普遍采用载流子注入的方法对PERC太阳电池DOI: 10.19911/j.1003-0417.tyn20221113.01 文章编号：1003-0417(2024)01-57-06HJT太阳电池光注入退火工艺的增效研究黄惜惜1，姜利凯2，赵桂香1*，李世宇1，张中建1，高荣刚1(1.中节能太阳能科技(镇江)有限公司，镇江 212132；2.中节能太阳能股份有限公司，北京 100082)摘 要：在异质结(HJT)太阳电池制备过程中，低温固化工艺后对太阳电池进行光注入退火可以实现太阳电池光电转换效率提升。
SE+PERC 太阳电池扩散工艺的研究
选用 1600 片邢台晶龙电子材料有限公司生产 的同一根硅棒切片的 p 型直拉单晶硅片，硅片厚 度为 180±10 µm，电阻率为 0.8～1.2 Ω•cm，硅片 尺寸为 157 mm×157 mm，少子寿命为 80 µs 以上。
利用 RENA 单晶制绒机对选取的 1600 片硅 片样品进行碱制绒及清洗处理，制绒减薄量控制 在 0.5～0.6 g。将制绒后的硅片平均分为 2 组 ( 下 文简称“1# 组样品”“2# 组样品”)，每组各 800 片； 1# 组样品采用常规扩散工艺制备 p-n 结，2# 组 样品采用本文提出的新扩散工艺制备 p-n 结。2 种 扩散工艺的步骤分别为：
加了原位氧化和低温补源这 2 个步聚。 将 2 组样品采用相同的掺杂激光、刻蚀、镀
膜、开槽激光及印刷烧结工艺处理之后，测试制
备出的电池 ( 下文简称“1# 组电池”“2# 组电池”) 的电性能参数。SE+PERC 太阳电池的生产流程 如图 1 所示。
SE+PERC高效太阳电池激光掺杂研究
SE+PERC高效太阳电池激光掺杂研究陈素素何灿孙晓凯刘苗张军杰摘要：随着太阳能电池技术的发展，SE+PERC工艺已经全面替代原始的PERC 工艺，成为晶硅太阳能电池主流工艺路线。
相比原始的PERC工艺，SE+PERC 工艺增加了激光重掺杂流程，本文着重研究不同掺杂激光参数对硅片表面的损伤以及电性方面的影响，结果表明：初始扩散方块电阻150Ω下，掺杂激光功率70%、光斑重叠率30%、光斑大小90μm～95μm时掺杂效果较佳，太阳电池转换效率提升明显。
关键词：SE+PERC工艺；掺杂激光；表面损伤；电池电性能0.引言太阳能资源丰富，是洁净的一次能源及无污染的可再生能源。
近年来，晶硅太阳电池取得了一系列新突破、新成果，光伏产业化及持续研发日新月异。
先进技术不断向产业扩散，大大降低了太阳能光伏的发电成本。
当前环保需求日趋严峻，在国家政策对太阳能光伏行业扶持的下、在行业提效降本的核心宗旨下，技术进步已成为降低太阳能光伏发电成本、提高转换效率、促进晶硅太阳电池发展的重要因素。
在太阳能电池的众多参数中，发射极[1]是最能影响转换效率的因素之一，SE+PERC高效电池是其中最典型的产业化应用，图1为SE+PERC高效电池制备工艺流程示意图。
图1 SE+PERC单晶硅太阳电池制备工艺示意图选择性发射极(SE, selective emitter,)晶硅太阳电池，即在金属栅线与硅片接触部位进行高浓度掺杂，在电极以外的区域进行低浓度掺杂。
这种结构设计，通过选用功率小、成本低的波长532nm绿光激光器来实现，对扩散后硅片按照既定图形进行扫描掺杂，利用激光能量对扩散磷硅玻璃层熔融形成金属化重掺区域，既降低了硅片基体与正面金属电极间的接触电阻，又降低了表面扩散层的复合[2]，提高光线的短波响应，使得短路电流、开路电压及填充因子都得到较好的改善，从而转换效率得到提升。
本文在保证太阳电池转换效率及和良品的前提下，主要研究SE激光掺杂工艺条件及窗口优化，分析激光功率对硅片表面微观损伤[3]、光斑间距掺杂效果及光斑大小等与转换效率的关系，寻找提升电池效率的方案。
多晶硅薄膜太阳能电池的研究现状
半导体是锐钛矿型二氧化钛 ( TiO2 ) , TiO2 虽然具有无毒 、稳 定 、制备工艺简单且抗腐蚀性能好等特点 ,但是禁带宽度为 312 eV ,只能吸收波长小于 380 nm 的紫外光 ,因此光电转化 效率低 。研究纳米晶薄膜太阳能电池最成功的是瑞士科学 家 Gratzel等人 ,他们于 1991年提出的染料 Ru ( dcbpy) 2 [ (μ2 CN) Ru (CN ) ( bpy) 2 ]2 敏化纳米 TiO2 薄膜作为阳极的太阳 能电池 ,以较低的成本制备了光电转化效率为 711～719%的 太阳能电池 [26 ] ,在这一领域取得了突破性进展 。随后这种 电池以其原料低廉和制作工艺简单等优点而引起人们的广 泛关注 , Gratzel等人又于 2006 年对工艺改进后将光电转化 效率提高到 1113% [27 ] 。 2. 6 叠层太阳能电池
选用 的 无 机 化 合 物 主 要 有 CdTe, CdS, GaA s, Cu InSe2 (C IS)等 ,其中 CdTe的禁带宽度为 1145 eV (最佳产生光伏响 应的禁带宽度为 115 eV ) ,是一个理想的半导体材料 ,截止 2004年 , CdTe电池光电转化效率最高为 1615% [14 ] ; CdS的 禁带宽度约为 2142 eV ,是一种良好的太阳能电池窗口层材 料 ,可与 CdTe、SnS和 C IS等形成异质结太阳能电池 [15～18 ] ; GaA s的禁带宽度为 1. 43 eV ,光吸收系数很高 , GaA s单结太 阳电池的理论光电转化效率为 27% ,目前 GaA s/ Ge单结太 阳电池最高光电转换效率超过 20% ,生产水平的光电转换效 率已经达到 19～20% ,其与 Ga InP组成的双节 、三节和多节 太阳能电池有很大的发展前景 [19 ] ; C IS薄膜太阳能电池实验 室最高光电转化效率已达 1915% [20 ] ,在聚光条件下 ( 14 个 太阳光强 ) ,光电转化效率达到 2115% [21 ] ,组件产品的光电 转化效率已经超过 13% [22 ] ; C IS薄膜用 Ga部分取代 In,就 形成 Cu In12x Gax Se2 (简称 C IGS)四元化合物 ,其薄膜的禁带宽 度在 1104～117 eV范围内可调 ,这为太阳能电池最佳禁带宽 度的优化提供了机会 ,同时开发了两种新的材料 ,用 Ga完全 取代 In形成 CuGaSe2 ,用 S完全取代 Se 形成 Cu InS2 ,以备 In、Se资源不足时可以采用 。但是 , Cd和 A s是有毒元素 , In 和 Se是稀有元素 ,严重地制约着无机化合物薄膜太阳能电 池的大规模生产 [23 ] 。
晶体硅太阳能电池的光伏特性研究
晶体硅太阳能电池的光伏特性研究
李增生;刘香莲;杜超;刘倩
【期刊名称】《数字技术与应用》
【年(卷),期】2009(000)010
【摘要】太阳能光伏技术是把太阳的光能转换成电能的丰要方式.目前主要的太阳能光伏转换器件有硅太阳能电池,砷化镓太阳电池,燃料敏华太阳电池和薄膜太阳电池等.其中,硅太阳电池是主要技术.对光伏电池输出特性进行深入广泛的研究具有重要意义.在分析太阳能光伏发电的基本原理基础上,研究了太阳能电池的I-V特性、照度特性,然后对光伏实验系统进行了相关的测试.
【总页数】1页(P66-66)
【作者】李增生;刘香莲;杜超;刘倩
【作者单位】陕西榆林学院,陕西榆林,719000;陕西榆林学院,陕西榆林,719000;陕西榆林学院,陕西榆林,719000;陕西榆林学院,陕西榆林,719000
【正文语种】中文
【中图分类】O439
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（ 1. 江南大学 理学院，江苏 无锡 214122 ； 2 ． 无锡尚德电力控股有限公司，江苏 无锡 214028 ； 3 ． 江苏省 （ 尚德） 光伏技术研究院，江苏 无锡 214028 ） 摘要： 高效、低成本是目前硅太阳电池追求的主要目标 。多晶硅太阳电池成本低，但其电性 能较差。背面钝化及局部背接触是提高多晶硅太阳电池电性能的主要技术。 通过采用 SiO2 / SiN x 叠层膜作为背钝化介质层，依次经过背面开槽、丝网印刷、烧结形成背面局部接触，制备钝化发 V 特性测试系统测试其电性能， 射极和背表面电池 （ PERC ） 结构多晶硅太阳电池。采用恒光源 I结果表明： 较之常规铝背场多晶硅太阳电池 ，PERC 结构电池在开路电压 V oc 、短路电流密度 J sc 、
随着电池 Si 片厚度的不断降低， 需要晶体硅 ［1 ］ 太阳电 池 背 面 具 有 较 高 的 的 背 面 长 波 反 射 率 。 另外，对一定厚度的电池片来说，特别是当少数载 流子的扩散长度大于 Si 片厚度时， 背表面的复合
［2 ］ 速率对太阳电池效率的影响尤为明显 。 尤其是 多晶硅太阳电池，表面缺陷较多，表面复合速率较
0
引言
刷全铝背场的多晶硅太阳电池的电性能以及双面钝 化的效果，实验设计了 PERC 结构多晶硅太阳电池 组 A，以及对比组全铝背场多晶硅太阳电池组 B 。 实验使用 Roth＆Rau 公司的平板 PECVD 设备沉积 SiN x 膜。A 组： 双面沉积 SiN x 薄膜， 其中正面膜厚 85 nm，背面 200 nm。 B 组： 正 面 SiN x 厚 85 nm。 背面开槽后经过丝网印刷、烧结形成局部接触，最 后制成电池。图 1 和图 2 分别为实验中样品的结构 示意图和制作流程图。
2
2. 1
实验结果与分析
电池性能 表 1 为不同背结构电池电性能的比较 。可以看
出，PERC 结构多晶硅太阳电池的开路电压， 以及 短路电流密度均比全铝背场多晶硅太阳电池高 ，其
2 分别提高了 13 mV 和 1. 8 mA / cm 。 电池转换效率 也提高了 0. 67 个百分点， 但是串联电阻较大、 FF
较低。 表1
Tab. 1
不同背结构电池电性能的比较
Comparison of the cell performance for different rear structures
样品结构 V oc / mV J sc / （ mA·cm － 2 ） A B 627 614 37. 25 35. 45
2 转换效 率 η 方 面 分 别 提 高 了 13 mV、 1. 8 mA / cm 和 0. 67% （ 绝 对 值 ） ， 其 转 换 效 率 达 到 17. 27% 。PERC 结构多晶硅电池采用了常规丝网印刷工艺 ， 有利于实现高效多晶硅电池的产业 化生产，具有很高的实际意义。 关键词： 多晶硅太阳电池； 背面钝化； 背面局部接触； 钝化发射极和背表面电池 （ PERC ） ； SiO2 / SiN x 叠层膜 中图分类号： TM914. 4 文献标识码： A 文章编号： 1003 － 353X （ 2012） 11 － 0939 － 04
高，少子复合使得光生载流子损失严重 ，就会降低 太阳电池的转换效率。而等离子增强化学气相沉积 （ plasma enhanced
［3 ］
chemical
vapour
deposition，
PECVD） SiN x 膜的氢钝化对多晶硅太阳电池的钝化 效果相当明显 ， 但是常规铝背场工艺只是在电 SiN 池的正面采用 x 减反膜钝化来降低前表面的少子
［1 1 ］
响应仪 来 测 试 内 量 子 效 率、 反 射 率。 利 用 美 国 Gaertner 公司制造的椭偏仪测试 SiN x 薄膜厚度。 在 25 ℃ 条件下， AM1. 5 G 一个标准太阳下， 采用恒 V 特性测试系统 （ IVT solar pte． ltd． 生 产 ） 光源 I测试太 阳 电 池 开 路 电 压 （ V oc ） 、 短 路 电 流 密 度 （ J sc ） 、转换效率 （ E ff ） 、填充因子 （ FF ） 、 串联电 阻 （ R s ） 等多晶硅太阳电池电性能参数。
Study of PERC Polycrystalline Silicon Solar Cells
2 Zhao Suxiang1， ，Zhang Song2 ，Wang Zhenjiao2 ， 3 3 Li Guohua1， ，Ji Jingjia2，
（ 1. School of Science，Jiangnan University，Wuxi 214122，China； 2. Suntech Power Holdings Co． ，Ltd． ，Wuxi 214028，China； 3. Jiangsu （ Suntech） Institute for Photovoltaic Technology，Wuxi 214028 ，China）
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［10 ］
命
采用 Sinton 公 司 的 QSSPC 仪 器 测 量 少 子 寿 。利用美国 Optronic Laboratories 公司的光谱
长度和背表面钝化情况。晶硅太阳电池中对中长波 光子的吸收系数小，这部分光子在结区，甚至基区 才能被材料吸收并产生光生载流子
Abstract： High efficiency and low production costs are always the goal for silicon solar cells． Polycrystalline silicon solar cells are low production costs， but poor cell performance， rear surface passivation and rear local contact are main technologies to improve the performance of polycrystalline silicon solar cells． SiO2 / SiN x was taken as the rear surface passivation layer． Rear laser ablation， screen printing and sintering processes were taken in sequence to form rear local contact． From above steps，passivated emitter and rear cell （ PERC ） polycrystalline silicon solar cells can be prepared． Measurements of IV features show that the open circuit voltage （ V oc ） ， conversion efficiency （ η ） and short circuit current （ J sc ） of the PERC polycrystalline silicon solar cells are significantly higher than that of AlBSF （ aluminium back surface field ） ． The values are 13 mV， 0. 67% ， and 1. 8 mA / cm2 ， respectively，and the conversion efficiency of the cell is 17. 27% ． The PERC polycrystalline silicon solar cell using a conventional screen printing process is valuable to the industrial production of high efficiency polycrystalline silicon solar cells． Key words： polycrystalline solar cell； rear surface passivation； rear local contact； passivated emitter and rear cell （ PERC） ； SiO2 / SiNx stack EEACC： 8420
复合，背表面采用铝背场来降低背表面复合速率 ， 工艺控制良好的铝背场工艺的背面复合速率也只有 750 cm / s 左右， 依然限制了太阳电池的背面长波 光谱响应。 介质膜钝化形成局部背接触结构是目前最有潜 ［4 － 6 ］ 。 S． Gatz 等人［7］ 通 力替代全铝背场结构之一 过丝网印刷方式的单晶硅局部背接触太阳电池的效 率达到 19. 2% ，背表面复合速率 （ 70 ± 30 ） cm / s。 S． Kluska 和 F． Granek［8］ 的高效单晶硅太阳电池局 部背场的掺硼转换效率达到 20. 9% 。 无锡尚德公 司 的 PERC 以及钝化发射极背面局部扩散电池 （ passivated emitter andrear locally diffused， PERL ） 结构 的 单 晶 硅 电 池 效 率 分 别 达 到 了 19. 7% 和 20. 3% 。但是局部背接触多晶硅太阳电池研究的不 多，而多晶硅太阳电池背表面复合速率高以及转换 效率低又是多晶硅太阳电池的缺点 。 综合以上各种影响因素，本文采用 PERC 结构 的多晶硅太阳电池，在制绒、扩散和刻蚀后的 p 型 多晶硅 Si 片上先经过热氧化后利用 PECVD 制备 SiO2 / SiN x 叠层膜钝化背表面， 通过丝网印刷的方 式在背面开槽后烧结形成铝硅合金局部接触 。 最 后，根据内量子效率实验数据通过 PC1D 软件模拟 出背表面复合速率。