摘要:利用PC1D模拟不同少子寿命的电池效率与背表面复合速率的关系,采用氮化硅和及其与二氧化硅薄膜的叠加层作为背面钝化膜,通过丝网印刷的方法形成条形局域背接触和局域背面点接触,条形接触的面积为背表面的25%,背面点接触孔径为250μm,间距2mm。经过RTP处理之后,两种不同的接触方式存在相同的问题,串联电阻大,并联电阻小,而利用腐蚀浆料的方法形成背面点接触,在电性能参数有少许改善。结果表明,在正常的烧结状态下,常规铝浆很难完全穿透氮化硅薄膜及其叠加层背面钝化层。而利用腐蚀浆料的方法形成背面点接触,在电性能参数有少许改善。

关键词:背面钝化;背面局域接触

       引言 

       降低晶体硅成本,是竞争日益激烈的光伏产业追求的目标之一,降低硅原料成本,一般需要向更薄的硅片发展,采用更薄的硅片是以后晶体硅太阳能电池产业发展的趋势之一。硅原料的缺乏,加速了硅片向薄片化发展,许多光伏企业所用的硅片的厚度已经在180～220μm之间,而现阶段的太阳能电池背面基本上是采用ALBSF(铝背场),这种BSF(背场)起到一个P+层的作用,阻止少数载流子向背表面的迁移, 虽然可以减少背面的复合速度,使背面复合速度在1000～10000cm/s,但同时也会带来一些新的问题,由于铝和硅的热膨胀系数的不同,在硅片小于150μm的时候,经过fire(烧结)之后,片子就会弯曲,在一定程度上提高了电池生产线和组件的碎片率,影响产能输出。而且由于晶体硅是间隙带材料,光吸收系数小,太阳能电池厚度减小时,由于透射光引起的损失随着厚度的减小而增大,对于间接禁带材料硅来说,这种损失比直接禁带材料的大,但硅片减薄时,怎样保证光的吸收也是一个难题。这就需要新的技术和薄片化相结合。 

       一方面,开发出新的抗弯曲的浆料(对于薄片)是一种途径,虽然这方面已经取得不错的成绩,但是由于铝背场的本征缓和钝化的特性,当硅片的厚度小于150μm的时候,铝背场的这种特性就会对太阳能电池效率存在很大的限制。

       另一方面,对于薄片化的电池片,需要很好的背面钝化效果。有研究表明,许多介质膜可以有很好的背面钝化效果,诸如氮化硅、非晶硅、热生长的二氧化硅、二氧化硅叠层等等。

       本文采取低温PECVD氮化硅、二氧化硅和氮化硅叠加层(Stack)作为背面钝化介质膜。

       1实验 

       为了保持实验的稳定性选择由德国Dusolar公司提供的cz单晶片,厚度在210μm左右,实测电阻率范围为0.5～2Ωm。利用PC1D软件模拟不同少子寿命的电池效率与背表面复合速率的关系。采用条形装背接触和背面点接触的形式制成背面局域接触电池,并对其结果进行分析。 

       2 结果及分析 

       在太阳能电池的电性能参数中,背面复合究竟会带来哪些损失,提到有效的扩散长度leff,与背面复合体材料,硅片的厚度的关系,如方程

       式中:lb为基区的扩散长度,w为硅片的厚度,D为少数载流子的扩散系数,Srear为背面复合速度。而有效扩散长度又和J0b有一定的关系

       综合式(1)～(4)可得出背面复合速度对太阳能电池的扩散长度和电池的开路电压有一定的影响。文献[4]提到当基区扩散长度和有效扩散长度相等时,硅片的厚度要超过基区扩散长度3倍以上,即对于100μm厚度的硅片来说,体少子寿命必须低于0.4μs,这样电池开路电压和有效扩散长度才不会受背面复合速度的影响。而对于一般的硅片来说,硅片的体少子寿命都在几十个微秒内,所以在体少子寿命正常的情况下,背面复合速度对有效扩散长度和电池电压有很大的影响。

2.2PC1D模拟不同少子寿命的电池效率与背 表面复合速率的关系