印刷烧结工艺对单晶硅太阳电池栅线形貌及电学性能的影响

正面金属化是制备单晶硅太阳电池中的重要工艺步骤,栅线质量对电池的电学性能起着关键的作用。通过探究不同栅线处理工艺对栅线宽度的影响,发现烧结过程中栅线会向两侧崩塌,从而增加电极的遮光率,结合表征手段对这一过程进行了分析和机理阐释。在对浆料类型、网版开口宽度、网版图案以及烧结峰值温度的研究中,发现浆料中的有机物含量会影响栅线在烧结过程中的稳定性,而合适的网版开口及图案设计能降低遮光面积和栅线高度起伏,从而显著提升电池的电学性能,制得了最高转换效率为22.54%的单晶硅PERC电池。可以预见,通过优选浆料和网版,可以进一步改善单晶PERC电池的电学性能,获得更高的光电转换效率。     

太阳电池栅线优化设计

优化设计太阳电池的电极图形可以获得高的光电转换效率。文中以实例介绍了晶体硅太阳电池上丝网印刷电极的优化设计,讨论了电池的功率损耗与扩散薄层电阻及细栅线宽度的关系,在原始设计的基础上设计出了理想尺寸的太阳电池栅线。经过优化改进的太阳电池可降低由电极设计引起的总功率损失,并且提高了电池片的光电转化效率。     

太阳能电池栅线电性能与印制品质的关联模型

目前,国内外85%以上的太阳能电池栅线都采用导电浆料丝网印刷制造,这是实现其小尺寸、低成本最可行的技术途径.但在复杂的非线性动态丝网印刷过程中,诸多工艺参数的微小动态偏差及其相互干扰影响,必然造成墨膜栅线存在不可控的结构变形和表面粗糙.该文针对栅线的电性能与印制品质的关系进行了研究,给出了栅线印制品质的定量评价数学模型,建立了栅线电性能设计参数与墨膜实际参数的关联模型,并利用神经网络对关联模型进行仿真分析,最后通过实例验证了该关联模型及仿真方法的有效性和实用性.     

硅太阳电池扩散方阻均匀性研究

在规模化生产制作单晶硅太阳能电池过程中,控制扩散质量是提升电池质量和效率的关键。在分析了设备及工艺方面存在的影响扩散均匀性因素的基础上,提出了优化扩散均匀性的实验方法,包括：在硅片表面上制作二氧化硅薄膜来减缓磷扩散的速度;在扩散时控制小氮与氧气的流量比例;减少扩散过程中温度波动对扩散结果的影响;在炉口区域设置较高的温度进行温度补偿;调整炉内压强使输入输出达到动态平衡等。试验证明这些方法可以改善电池电性能,并对工业化生产具有一定的参考价值。     

网版参数对单晶硅太阳电池栅线印刷的影响

常规太阳电池表面由于扩散浓度高,导致载流子复合严重,电池转换效率很难提高,目前高方阻密栅线工艺是提高产业化太阳电池转换效率的重要途径之一。通过扩散工艺很容易实现高方阻,难点在于优化电池正面网版参数,得到最优的栅线形貌及高宽比。针对该问题,基于丝网印刷网版参数,研究不同感光胶EOM膜厚、网版纱度、网版目数、下墨量对单晶硅太阳电池栅线印刷的影响,使用扫描电子显微镜(SEM)和激光共聚焦显微镜(LSM)观察了栅线的形貌、高宽比。结果表明感光胶并非越厚越好,当感光胶厚度达到20μm时栅线的高宽比达到最优,此时电池的转换效率最高;当网版目数、线径相同时纱厚较小的网版印刷出的栅线较均匀;当网版目数、线径均不同时,下墨量大的网版具有优势。     

硅太阳电池扩散方阻与栅线宽度匹配的研究

研究了扩散方块电阻及印刷栅线宽度变化对太阳电池电性能的影响,根据初步实验结果提出假设,通过进一步实验进行验证。结果表明：适当地提高扩散方阻、降低栅线宽度,有利于短路电流及效率的提升。但受限于串联电阻的增大,方阻及线宽存在一个最优值,通过Matlab软件建立模型进行模拟,求出最优解。证明了扩散方阻需要与栅线宽度很好地匹配才能达到理想的效果。     

硅基薄膜太阳电池研究进展

硅基薄膜电池主要包括氢化非晶硅电池、氢化微晶硅电池、多晶硅薄膜电池以及硅薄膜叠层电池.本文归纳了硅基薄膜材料和器件的微观结构、光学和电学特性,讨论了硅基薄膜电池性能的优化设计,并介绍了近期的研究进展情况,比如,氢化非晶硅抗反射涂层、晶粒为几个纳米的微晶硅材料、中间插入反射层的新型叠层电池结构以及具有高稳定性的多晶硅薄膜电池CSG.     

银浆中的玻璃粉对晶硅太阳电池串联电阻的影响

研究了丝网印刷银电极中玻璃粉对晶体硅太阳能电池的串联电阻的影响。通过制备不同含量的玻璃粉银浆料,以及对浆料的体电阻率、接触电阻和焊接拉力等性能的表征测试,发现银粉颗粒间隙是造成银电极体电阻增大的主要因素,在一定范围内,用PbO-SiO2系玻璃粉有助于降低银电极体电阻和接触电阻,增加焊接拉力。     

聚光型三结砷化镓太阳电池的栅线设计

设计理想的太阳电池正面电极栅线图形,使高注入条件下的聚光太阳电池获得较高转换效率,是聚光太阳电池研制中的一个重要问题。文章从栅线的总相对功率损失理论出发,采用计算机模拟分析,获得聚光倍数与栅线尺寸及总相对功率损耗的关系;并给出了典型聚光倍数（即250倍、500倍、1000倍）条件下的栅线优化设计。研究结果可为不同聚光倍数下太阳电池电极栅线的制作提供理论依据。     

丝网印刷制备黑硅太阳电池及其性能表征

采用纳米金颗粒催化腐蚀的方法在硅片表面制备得纳米多孔结构,实现了1.5%（300-1200 nm）的权重反射率。本文采用OPCl3扩散、丝网印刷制备前后电极及共烧等常规太阳电池工艺来制备黑硅太阳电池,对不同腐蚀深度及不同扩散方阻的黑硅太阳电池片的输出电性能进行了分析,并对制备工艺进行了优化,提高了电池的转换效率,实现了丝网印刷制备12.17%的黑硅太阳电池转换效率。     

多晶Si太阳电池表面酸腐蚀制绒的研究

研究了采用HF和HNO3非择优腐蚀多晶硅表面制备绒面的机理。通过实验分析了酸混合液的体积浓度配比、添加剂、温度和时间等因素对腐蚀速率和腐蚀后表面形貌的影响;总结出了多晶Si的酸腐蚀规律,得到了制备理想绒面的酸混合液体积配比(V(HF):V(HNO3):V(CH3COOH)=1∶12∶6)。在此基础上提出了优化设计方案:采用廉价的水代替醋酸作为缓蚀剂,腐蚀过程置于超声槽中进行,利用超声波的振动使反应生成的气泡快速脱离多晶Si片表面,同时使腐蚀液浓度分布更加均匀,从而制备出效果更佳的多晶Si绒面。     

基于丝网印刷的N型硅基太阳能电池的研制

传统制备P型硅基太阳能电池的方法被应用到N型硅片上,成功制备出n+np+结构的N型硅基太阳能电池。在制备过程中利用补偿法形成np+背结,无需保护背面。最高效率为13.1%(Voc=0.58V,Jsc=31.2mA/cm2,FF=72.4%)。     

多晶黑硅表面微结构对电池效率的影响

采用Ag离子辅助化学刻蚀法制备了多晶黑硅薄片,使用NaOH溶液处理多晶黑硅表面,增大其表面纳米孔直径,使SiNx薄膜能够均匀覆盖整个黑硅表面,提高黑硅的钝化效果,进而提高多晶黑硅电池光电转化效率.通过反射谱仪、扫描电子显微镜(SEM)、太阳电池测试系统等测试和表征不同扩孔时间对多晶黑硅各方面性能的影响.结果表明:未被NaOH扩孔处理的多晶黑硅的反射率最低,为5.03％,多晶黑硅太阳电池的光电转化效率为16.51％.当多晶黑硅被NaOH腐蚀40 s时,反射率为10.01％,电池的效率为18.00％,比普通多晶硅太阳电池的效率高2.19％,比未被扩孔处理的多晶黑硅太阳电池的效率高1.49％.     

表面处理对低成本多晶硅太阳电池性能的影响

通过沉积SiNx薄膜和H2退火表面处理工艺对低成本多晶硅太阳电池进行了处理,对表面处理前后的电池效率进行了对比测试,详细地研究了这两种表面处理工艺对电池的短路电流、开路电压、填充因子和转换效率的影响。实验发现,沉积了SiNx薄膜的低成本多晶硅太阳电池的效率在原有基础上提高了1.8%左右;而经过H2退火后的电池效率则出现了效率衰减。与此同时,对成本相对高的太阳能级多晶硅电池也进行了H2退火,与低成本多晶硅电池相比,其效率增加明显,与低成本太阳电池呈现了相反的现象。最后分析了两种表面处理工艺对电池性能造成影响的原因。     

晶体硅太阳能电池烧结匹配性研究

良好的烧结能够极大地提升太阳能电池的转换效率。通过理论分析太阳能电池烧结后各参数的变化情况,预测烧结的状态以及烧结的调节方向,进而通过实验来验证理论分析,从而得到工业生产中晶硅电池烧结匹配优化方法。通过不断对烧结的优化,从而达到了改善烧结效果,提升电池片功率的目的。     

铝背场对单晶硅太阳电池输出特性的影响

利用PCID软件模拟了n~+/p-p~+结构的单晶硅太阳电池铝背场与硅片厚度对其输出特性的影响.结果表明,有铝背场时太阳电池获得明显的开路电压、短路电流以及光电转换效率的增益;硅片厚度越小,铝背场对其输出特性的影响越大;在有铝背场情况下,硅片厚度为120μm时,可获得最大的光电转换效率.

Abstract：

The PC1D was usecl to simulate the influence of Al-BSF and wafer thickness on electrical properties of n~+/p-p~+ structural monocrystalline silicon solar cells. It is found that solar cells with the Al-BSF structure can gain obvious open circuit voltage, short-circuit current, as well as photoelectric conversion efficiency; the smaller the wafer thickness is, the bigger of the effect of Al BSF works on the electrical properties; when the wafer thickness is 120 m, the solar cells can get the biggest photoelectric conversion efficiency.     

PERC背钝化结构提升多晶硅太阳电池的光电转换性能研究

在工业产线上制备了PERC结构的多晶硅太阳电池,并研究了在电池背表面引入PERC背钝化结构对其光电转换性能的影响。结果表明:PERC背钝化结构能够提升电池的短路电流和开路电压,光电转换效率超过了20%。结合光学仿真及分析电池的关键光电参数知,其光电转换性能改善的原因可归结为PERC背钝化结构降低了长波太阳光子在背铝电极的寄生吸収损失和光生载流子的背表面复合损失。PERC背钝化结构能够提升多晶硅太阳电池的光电转换效率,并且其制备工艺与传统产线兼容,是一种优选的产业电池结构。