太阳电池片电性能浅析总结

边缘 漏电
Rsh组 成
体漏 电
Eta的影响参数分类-Rsh
边缘漏电 体内漏电
Eta的影响参数分类-Rsh
Rsh异常原因分析
绒面较差：影响扩散PN结的不均匀
R□偏高：①PN结过浅导致掺杂浓度低；②导致内建电场低，
耗尽区电阻变小
刻蚀异常：①未刻通，使边缘漏电大；②过刻，破坏PN结，
使PN结所占横截面积变小，耗尽层总电阻变小
温度
各个参数之间的关系
在所有参数中，只有电压和电流是测量值，其他参数均是计算值。
Pmpp为在I-V曲线上找一点，使改点的电压乘以电流所得最大，该点对应的电压就是 最大功率点电压Umpp，该点对应得电流就是最大功率点电流Impp Rs为在光强为1000W/M2和500W/M2下所得最大功率点的电压差与电流差的比值，只 是一个计算值，所以有时候会出现负值的情况 Rsh为暗电流曲线下接近电流为0时曲线的斜率 Irev1为电压为-10V时的反向电流 Irev2为电压为-12V时的反向电流 Rs和Rsh决定FF Rsh和Irev1、 Irev2有对应的关系
电性能之间的关系——实物图
Cell RS ISC RSH
RLOAD
电性能之间的关系
——理想情况
RS = 0 ISC
RSH =
RLOAD
图中RS即为串联电阻：包括电池的体电阻、表面电阻、电极电阻、电极 与硅表接触电阻等 Rsh为旁漏电阻即为并联电阻，为硅片边缘不清洁及内部缺陷引起
等效电路图
Isc
• Isc与发光强 度成正比 • Uoc的变化与 发光强度成 对数关系
禁带宽度 减小
Uoc
功率 损失
Isc增加
Uoc降低
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α= + 0.07%/0C
β = - 0.36%/0C
• 光强达到一定 值时，焦耳热 引起的功率损 失超过因光强 而增加的功率， 所以效率开始 下降
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探针对电性能的影响
工艺因素
设备机台
• 硅片电阻率 高 • 硅片质量差， 少子寿命低 • 硅片厚度厚
• 制绒效果差 • PN结差，扩散炉管洁 净度差 • PE或扩散钝化差 • 丝印背场效果差 • 浆料污染或刻蚀未刻 通导致Rsh小，漏电 大
• 烧结温度波 动 • 测试光强及 温度异常
•绒面较差——扩散PN结不均匀（方阻不均匀，结深高低不一致，烧结Ag电极 渗透中，有的地方接触不好，有的地方可能过烧） •扩散方块电阻偏高——无法形成有效的电势差 •丝网印刷第2道：铝浆型号用错，铝浆搅拌不均匀，印刷重量偏低。 •烧结温度出现波动
丝印辅材：①片子被浆料污染；②网版漏浆，使得上下电极 发生短路，导致漏电
烧结温度过高：导致Ag扩散太大，穿透并破坏PN结， 直接短路
Eta的影响参数分类-FF
FF=Pm/(Voc*Isc)=Vm*Im/ (Voc*Isc)
填充系数FF是一个重要参数，
反映太阳能电池的质量。太
阳电池的串联电阻越小，并 联电阻越大，FF越大。反映
制绒
• 表面织构化 的质量好坏， 倒金字塔的 几何结构 • 制绒清洗程 度及是否存 在污染
扩散
• 方阻及其 均匀性影 响载流子 的收集几 率
PECVD
• 减反射效 果影响光 的吸收
• 钝化作用主 要是减少载 流子的表面 复合
丝印
• PN结产生电流， 丝印则负责修 建输出电流的 线路
烧结
• 制作良好 的铝背场 • 形成良好 的欧姆接 触
电性能浅析总结
1
目录
1.太阳能电池工作原理 2.电性能之间的关系
3.Eta的影响参数分类
4.测试系统对电性能的影响
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太阳能电池工作原理
吸收光子，产 生电子空穴对 电子空穴对被内 建电场分离，在 PN结两端产生电 动势 将PN结用导线连 接，形成电流
光生伏特 效应
在太阳电池两端 连接负载，实现 光能电能的转化
• 铝背场的控 制 • 银浆的选择 及网版栅线 的设计
Eta的影响参数分类-Isc
Isc低
工艺因素
原材料因素
绒面不好， 未完全出 绒，影响 光的吸收
PN结太 深，方 阻太低
PE膜厚 控制不 好及钝 化差
并阻 小， 漏电 大
栅线高 宽比小
原材料杂质含 量高，少子寿 命低
原材料电阻率 低
Eta的影响参数分类-Uoc
计算公式： Ncell= Pmpp/S（硅片面积） Pmpp= Umpp*Impp= Uoc*Isc*FF FF=（Umpp*Impp）/（Uoc*Isc）
Eta的影响参数分类
Eta
Isc大
Uoc高
FF高
Eta 高
Rs小
Rsh大
Eta的影响参数分类-Isc
1.光的吸收效率
2.光生载流子的吸收几率
RS偏 大
Isc偏
低
FF偏小
设备因素
• 探针超寿 命 • 探针松动
参数原因 • 电机参 数不合 理
其它原因 • 复位解 决
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到太阳电池的电流-电压特 性曲线上是曲线接近正方形， 此时太阳电池可以实现很高 的转换效率
测试系统对电性能的影响
温度、光强对电性能的影响
温度 I/A
光强
I/A
温度升高
U/V
光强增加
U/V
Eta随光强的增加先增后减
温度的增加
载流子的 扩散系数 增大导致 扩散长度 增大 反向饱和 电流随着 温度升高 呈指数增 大
材料本体
Eta的影响参数分类-Rs
Rs来源及与制程的关系
•硅片体电阻 •扩散横向电阻（主要体现在方阻） •浆料的电极电阻 •接触电阻
Eta的影响参数分类-Rs
Rs异常分析
Eta的影响参数分类-Rsh
Rsh定义及组成
Rsh在I-V曲线图上的直观意义是当V=0 时,I-V曲线斜率的倒数的绝对值
Irev1 Irev2
PSL Usc Temp
Reverse Current at Urev1 [A] Reverse Current at Urev2 [A]
Error Hardware Error [0;1] Voltage at Isc [V] Temperature [°C]
反向电流1 反向电流2
图中RS即为串联电阻：包括电池的体电阻、表面电阻、电极电阻、 电极与硅表接触电阻等 Rsh为旁漏电阻即为并联电阻，为硅片边缘不清洁及内部缺陷引起
主要参数
Uoc Isc Umpp Impp Pmpp FF E nCell Rs Rsh Iap Open Circuit Voltage [V] Short Circuit Current [A] Voltage at Pmpp [V] Current at Pmpp [A] Maximum Power [W] Fill Factor [%] Irradiance in Pmpp [W/m² ] Cell Efficiency [0..1] Serial Resistance [Ohm] Shunt Resistance [Ohm] Current at Uap [A] 开路电压 短路电流 工作电压 工作电流 最大功率 填充因子 辐射照度 转换效率 串联电阻 并联电阻 点电流