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原始硅片需要进行表面织构化以形成陷光结构,增强光学吸收性能,表面织构化又称作制绒或者扩散前处理。目前采用的化学腐蚀方法,是利用硅在化学溶液中发生各向异性(单晶)或各向同性腐蚀的特性,形成特定的形貌。 判定织构化优劣通常采用宏观的和更为综合的测量手段--积分反射仪,所得反射率水平受宏观陷光性能直接影响,其实受更多的微观间接因素共同制约,如陷光结构规格、均匀性、边角形貌,深入研究和评价就需要用到微观测量手段。 图5、6分别显示了在LSCM平台测量的单、多晶表面陷光结构,对比Gim Chen与Ismail Kashkoush研究中[4]的光学和电镜图像,LSCM已经能够将“金字塔”和“蠕虫”的立体形貌完整呈现,并且仍有进一步放大的空间。 2.2 边缘隔离的测量 图7 采用不同蚀刻方式的硅片边缘:A,湿法蚀刻;B,等离子蚀刻 在晶体硅电池生产中,为了实现电池结构,通常要对边缘导通的p-n结进行阻断,可能用到包括等离子蚀刻、激光蚀刻、化学溶液蚀刻等不同方式,化学溶液蚀刻(即湿法蚀刻)是目前已经成熟运用、替代等离子蚀刻的技术方案。这得益于化学溶液蚀刻可以兼顾保留硅片有效面积、提高背面接触性能、保持边缘机械强度等优势,通常更关注的是背面的腐蚀深度和腐蚀形貌[5]。另外,等离子蚀刻(图7 B)在硅片正反面都会造成不同程度的过刻区域(颜色较明亮的斑块),所以相对于等离子蚀刻,化学溶液蚀刻的优势更来自于减小了对正面边缘p-n结的损伤(图7 A),在保留硅片有效面积的基础上,进一步提高了p-n结的面积,对于电池电流的提升和漏电的抑制都很显著。 2.3 电极及金属化的测量 起汇集电流作用的电极,通常做成梳状或网络状栅线,无论是材料的选用还是电极的形貌,都对电池的性能有着至关重要的影响。所以在目前成本和性能兼顾的行情下,无论是产品开发过程还是生产环节,不仅需要监控栅线宽度,更需要关注栅线高度及纵横比。而对于栅线宽度的观察相对比较方便,即使普通的光学显微镜也能做到有效的观察[7],要对栅线高度做准确测量就需要用到SEM[8]或LSCM,而且SEM需要通过横断面进行高度测量,LSCM可以从正面获得栅线3D形貌测量(图8)。 |