微信客服
微信公眾號(hào)
通過調(diào)節(jié)氮化硅減反膜厚度可制備出呈現(xiàn)各種顏色的彩色多晶硅太陽電池，但如何獲得良好歐姆接觸及拉脫力的電極是彩色多晶硅太陽電池制備的難點(diǎn)。本文通過在常規(guī)工藝路徑基礎(chǔ)上增加腐蝕開槽工藝解決了電極性能問題，研究并優(yōu)化了彩色多晶硅太陽電池減反膜的光學(xué)性能和電池的電學(xué)性能。該工藝較為簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，適用于規(guī)模生產(chǎn)，電池外觀及可靠性均能滿足市場(chǎng)要求，具備廣闊的應(yīng)用和市場(chǎng)開拓潛力。
實(shí)驗(yàn)：樣品制備
實(shí)驗(yàn)采用p 型多晶硅片(156 mm×156 mm)，彩色多晶硅太陽電池樣品的制備流程如圖1 所示。所有樣品經(jīng)多晶硅太陽電池生產(chǎn)的常規(guī)工藝進(jìn)行制絨、擴(kuò)散、刻蝕后，用板式PECVD 調(diào)節(jié)一次性鍍膜工藝，在硅片正面沉積藍(lán)色、金黃色、紫紅色和綠色的氮化硅減反膜，并通過腐蝕去除印刷區(qū)域一定厚度的氮化硅減反膜，然后清洗和甩干，再經(jīng)過印刷燒結(jié)，分別制得藍(lán)色、金黃色、紫紅色、綠色共4 種顏色的彩色多晶硅太陽電池。制備完成后，對(duì)樣品進(jìn)行性能測(cè)試，其中藍(lán)色為常規(guī)多晶硅太陽電池，將其設(shè)為本文其他彩色多晶硅太陽電池性能測(cè)試的對(duì)比組。
在本實(shí)驗(yàn)中，氮化硅減反膜的厚度測(cè)試采用SENTECH SE 400adv 多角度激光橢偏儀；氮化硅減反膜薄膜沉積后樣品的反射率測(cè)試采用R9000-2DMA 全自動(dòng)D8 積分式反射儀；多晶硅太陽電池的電性能測(cè)量采用Halm 測(cè)試機(jī)；多晶硅光伏組件的電性能測(cè)試采用PASAN 功率測(cè)試儀。
測(cè)試結(jié)果及分析
減反膜的反射率測(cè)試,沉積4 種顏色的減反膜后，測(cè)試硅片表面的反射率，其變化與差異如圖2 所示；不同顏色減反膜的表面反射率與未鍍膜的表面反射率如表1 所示。
隨著減反膜膜厚的增加，平均反射率也依次增高，金黃色、紫紅色和綠色多晶硅太陽電池的反射光在可見光范圍內(nèi)出現(xiàn)波峰和波谷逐漸增多，這與文獻(xiàn)[5] 的測(cè)試結(jié)果基本一致。
減反膜的膜厚測(cè)試
本文是采用印刷前一次性沉積彩色減反膜的方法，由于減反膜較厚，目前行業(yè)市場(chǎng)化的正面電極銀漿無法穿透氮化硅減反膜而到達(dá)p-n 結(jié)，使正面銀漿與硅基體不能形成良好的歐姆接觸。因此，本文彩色多晶硅太陽電池在制備過程中最重要的工序是腐蝕，即在印刷前需對(duì)特定區(qū)域減反膜進(jìn)行腐蝕處理。腐蝕后氮化硅減反膜的厚度也是至關(guān)重要的參數(shù)，表2 為氮化硅減反膜腐蝕前及腐蝕后腐蝕區(qū)域的膜厚對(duì)比。
從表2 可以看出，腐蝕后的氮化硅減反膜厚度已滿足目前銀漿的穿透能力，通過燒結(jié)，可以與硅機(jī)體形成良好的接觸，這在下文電池的電性能參數(shù)上也可以體現(xiàn)出來。
彩色多晶硅太陽電池的電性能測(cè)試
表3 是不同顏色多晶硅太陽電池的電性能參數(shù)表。從表3 可以看出，當(dāng)折射率不變，隨著膜厚的增加，膜的鈍化效果在增加，Voc 有增加的趨勢(shì)，但不明顯；而Isc 卻明顯降低，這是由于膜厚增加導(dǎo)致反射率增加；同時(shí)膜越厚，膜層的吸光作用也越強(qiáng)[5]。另外，其他顏色的多晶硅太陽電池Rs 比藍(lán)色的略有增加，但從電性能數(shù)據(jù)來看，電極已與硅基體形成了良好的歐姆接觸。
彩色多晶硅光伏組件功率測(cè)試
圖3 為彩色多晶硅光伏組件功率的增益情況。從圖3 中數(shù)據(jù)點(diǎn)可以看出，彩色多晶硅光伏組件都是有正增益的，最高可增益8% 左右。
彩色多晶硅太陽電池的正電極拉力測(cè)試
采用350 ℃的電烙鐵對(duì)彩色多晶硅太陽電池的正面電極進(jìn)行焊接，并測(cè)試焊接拉力。4 種顏色的多晶硅太陽電池的拉力測(cè)試結(jié)果如表4 所示，圖4 為綠色多晶硅太陽電池的拉力曲線。
從表4 可以看出，該工藝所制作的彩色多晶硅太陽電池的正電極拉力完全符合要求。
2 結(jié)論
本文利用PECVD 一次性沉積彩色減反膜，并通過腐蝕降低印刷區(qū)域的減反膜厚度，經(jīng)過印刷燒結(jié)后，制得彩色多晶硅太陽電池。
結(jié)論
通過測(cè)試可知：
1) 沉積的彩色減反膜越厚，表面的反射率越高，吸光效果也越明顯，對(duì)電池電流的影響也越明顯，但對(duì)電壓增益不太明顯；
2) 腐蝕后的減反膜厚度可以使正面電極與硅基體形成較好的歐姆接觸；
3) 電極的焊接拉力完全滿足要求，雖然彩色多晶硅太陽電池的效率比傳統(tǒng)藍(lán)色多晶硅太陽電池的效率低了很多，但在封裝之后，彩色多晶硅光伏組件的功率有明顯的增益。
實(shí)驗(yàn)：樣品制備
實(shí)驗(yàn)采用p 型多晶硅片(156 mm×156 mm)，彩色多晶硅太陽電池樣品的制備流程如圖1 所示。所有樣品經(jīng)多晶硅太陽電池生產(chǎn)的常規(guī)工藝進(jìn)行制絨、擴(kuò)散、刻蝕后，用板式PECVD 調(diào)節(jié)一次性鍍膜工藝，在硅片正面沉積藍(lán)色、金黃色、紫紅色和綠色的氮化硅減反膜，并通過腐蝕去除印刷區(qū)域一定厚度的氮化硅減反膜，然后清洗和甩干，再經(jīng)過印刷燒結(jié)，分別制得藍(lán)色、金黃色、紫紅色、綠色共4 種顏色的彩色多晶硅太陽電池。制備完成后，對(duì)樣品進(jìn)行性能測(cè)試，其中藍(lán)色為常規(guī)多晶硅太陽電池，將其設(shè)為本文其他彩色多晶硅太陽電池性能測(cè)試的對(duì)比組。
在本實(shí)驗(yàn)中，氮化硅減反膜的厚度測(cè)試采用SENTECH SE 400adv 多角度激光橢偏儀；氮化硅減反膜薄膜沉積后樣品的反射率測(cè)試采用R9000-2DMA 全自動(dòng)D8 積分式反射儀；多晶硅太陽電池的電性能測(cè)量采用Halm 測(cè)試機(jī)；多晶硅光伏組件的電性能測(cè)試采用PASAN 功率測(cè)試儀。
測(cè)試結(jié)果及分析
減反膜的反射率測(cè)試,沉積4 種顏色的減反膜后，測(cè)試硅片表面的反射率，其變化與差異如圖2 所示；不同顏色減反膜的表面反射率與未鍍膜的表面反射率如表1 所示。
減反膜的膜厚測(cè)試
本文是采用印刷前一次性沉積彩色減反膜的方法，由于減反膜較厚，目前行業(yè)市場(chǎng)化的正面電極銀漿無法穿透氮化硅減反膜而到達(dá)p-n 結(jié)，使正面銀漿與硅基體不能形成良好的歐姆接觸。因此，本文彩色多晶硅太陽電池在制備過程中最重要的工序是腐蝕，即在印刷前需對(duì)特定區(qū)域減反膜進(jìn)行腐蝕處理。腐蝕后氮化硅減反膜的厚度也是至關(guān)重要的參數(shù)，表2 為氮化硅減反膜腐蝕前及腐蝕后腐蝕區(qū)域的膜厚對(duì)比。
從表2 可以看出，腐蝕后的氮化硅減反膜厚度已滿足目前銀漿的穿透能力，通過燒結(jié)，可以與硅機(jī)體形成良好的接觸，這在下文電池的電性能參數(shù)上也可以體現(xiàn)出來。
彩色多晶硅太陽電池的電性能測(cè)試
表3 是不同顏色多晶硅太陽電池的電性能參數(shù)表。從表3 可以看出，當(dāng)折射率不變，隨著膜厚的增加，膜的鈍化效果在增加，Voc 有增加的趨勢(shì)，但不明顯；而Isc 卻明顯降低，這是由于膜厚增加導(dǎo)致反射率增加；同時(shí)膜越厚，膜層的吸光作用也越強(qiáng)[5]。另外，其他顏色的多晶硅太陽電池Rs 比藍(lán)色的略有增加，但從電性能數(shù)據(jù)來看，電極已與硅基體形成了良好的歐姆接觸。
圖3 為彩色多晶硅光伏組件功率的增益情況。從圖3 中數(shù)據(jù)點(diǎn)可以看出，彩色多晶硅光伏組件都是有正增益的，最高可增益8% 左右。
彩色多晶硅太陽電池的正電極拉力測(cè)試
采用350 ℃的電烙鐵對(duì)彩色多晶硅太陽電池的正面電極進(jìn)行焊接，并測(cè)試焊接拉力。4 種顏色的多晶硅太陽電池的拉力測(cè)試結(jié)果如表4 所示，圖4 為綠色多晶硅太陽電池的拉力曲線。
從表4 可以看出，該工藝所制作的彩色多晶硅太陽電池的正電極拉力完全符合要求。
2 結(jié)論
本文利用PECVD 一次性沉積彩色減反膜，并通過腐蝕降低印刷區(qū)域的減反膜厚度，經(jīng)過印刷燒結(jié)后，制得彩色多晶硅太陽電池。
結(jié)論
通過測(cè)試可知：
1) 沉積的彩色減反膜越厚，表面的反射率越高，吸光效果也越明顯，對(duì)電池電流的影響也越明顯，但對(duì)電壓增益不太明顯；
2) 腐蝕后的減反膜厚度可以使正面電極與硅基體形成較好的歐姆接觸；
3) 電極的焊接拉力完全滿足要求，雖然彩色多晶硅太陽電池的效率比傳統(tǒng)藍(lán)色多晶硅太陽電池的效率低了很多，但在封裝之后，彩色多晶硅光伏組件的功率有明顯的增益。
0 條