N-PERT电池表面钝化技术研究-上海神舟新能源.pdf-solarbe文库

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光伏事业部技术研发中心 N-PERT电池表面钝化技术研究上海神舟新能源发展有限公司2014年11月8日光伏事业部技术研发中心万方数据光伏事业部技术研发中心光伏事业部技术研发中心银铝电极 metal contact P层硼掺杂（Boron diffusion）氧化/钝化层 passivation layerN型硅 N type wafer银电极metal contact N层磷掺杂Phosphorus diffusion利用高效掺杂技术、双面钝化技术等，研制出N型PERT双面电池技术较常规电池仅增加两道工序双面受光，双面发电，度电成本更低无LID效应 N-PERT电池简介万方数据光伏事业部技术研发中心太阳电池转换效率与正面及背面复合速率的关系要制造出批产转换效率在20.0以上的高效电池，优异的钝化是有效的效率提升手段之一。研究目的万方数据光伏事业部技术研发中心 00 22 n lsp ls issn lsp ls issstths S ppS nn npnppnn npnNU    复合速率正比于缺陷密度，从制造技术上讲，可以通过沉积或生长一层合适的钝化薄膜来有效地降低表面态密度 Nst，从而降低表面复合钝化理论研究复合速率Us与固定于能量Et的单能级表面态的关系由下式给出Nst单位面积表面态数目万方数据光伏事业部技术研发中心钝化膜钝化机理表面钝化体钝化成膜质量高温稳定性主要应用SiNxH 较高的正电荷密度H钝化 Good Excellent Good Average N发射机钝化SiNx/SiNySiO2/SiNxSiO2 表面缺陷补偿 Excellent Average Excellent Excellent SiO2/SiNxAlOx 高负电荷密度 Excellent Good Excellent Excellent P区钝化AlOx/SiNxH当原始硅片具有足够长的少子寿命时，提高效率的最大挑战是使太阳电池两个表面上的复合损失最小化，以下为常用表面钝化膜的钝化机理和效果比较Step1表面钝化，降低表面态密度Nst；Step2氧化层中引入固定负电荷，产生场效应钝化作用。钝化膜机理比对万方数据光伏事业部技术研发中心钝化膜机理比对本文比较以上三种钝化膜结构的钝化效果，寻找适合N-PERT电池的表面钝化技术 氮化硅 氧化硅氮化硅 氧化铝氮化硅 三种钝化膜结构图万方数据光伏事业部技术研发中心氧化硅钝化效果分析制备方式密度（g/cm3）折射率（λ546nm）界面陷阱密度表面钝化效果干氧 2.24 ～2.27 1.460～1.466 高较好湿氧 2.18 ～2.21 1.435～1.458 低好水汽 2.00～2.20 1.452～1.462 低好用热氧化SiO 2作表面钝化，可以极大地降低了表面态密度。在高效率晶体硅太阳电池中，常用高温干氧氧化工艺形成的二氧化硅薄膜来作为太阳电池前后两个表面的钝化膜。三种制备方式中，从机理上分析，干氧钝化效果最好，比对如下万方数据光伏事业部技术研发中心使用氧化硅氮化硅钝化膜与氮化硅钝化膜进行性能比对，制备条件如下沉积模式沉积温度℃ 沉积时间（min）沉积厚度（nm）氧化硅热氧化 700 30 25氮化硅 PECVD 400450 15 7085氧化硅钝化效果分析钝化膜类型少子寿命（us Implied VocV单片值平均值单片值平均值氮化硅 59.00 59.72 0.6554 0.6528 60.44 0.6502 氧化硅氮化硅 73.89 84.00 0.6628 0.6679 94.11 0.6729 金属化前分别测试不同钝化膜硅片的Implied Voc以及少子寿命，氧化硅氮化硅的硅片Implied Voc提升了15mv。万方数据光伏事业部技术研发中心二氧化硅膜可有效地消除硅的表面态，对电池开路电压以及短路电流提升明显，表面复合的减少使电池填充因子也有一定提升。钝化膜类型 VocV IscA FF Eta氧化硅氮化硅 0.6430 9.701 77.600 20.290 氮化硅 0.6305 9.561 76.840 19.390 氧化硅钝化效果分析万方数据光伏事业部技术研发中心氧化铝钝化膜制备与氮化硅膜钝化相比，使用氧化硅氮化硅膜钝化，开压、效率明显提升；但与常规P型电池不同，N型电池表面使用硼掺杂，如使用带负电荷的氧化铝氮化硅钝化膜，可同时实现表面钝化及场效应钝化，常见的氧化铝沉积方式比对如下沉积方式沉积速度nm/min 均匀性热稳定性钝化效果ALD 270 Good Good Excellent PECVD 100 Good Good Good磁控溅射 12 poor Poor NormalALD及PECVD两种方式沉积的氧化铝钝化效果相对更好万方数据光伏事业部技术研发中心 ALD与PECVD 氧化铝钝化膜制备万方数据光伏事业部技术研发中心组合1 组合2 组合3 组合4 组合5 组合6dSiNx（nm） 60 70 80 55 65 75dAlxO3（nm） 15 15 15 8 8 8 氧化铝钝化效果分析模拟分析氧化铝膜厚度与氮化硅膜厚度的最佳匹配，分别选取氧化铝膜厚度为8nm和15nm时，匹配不同氮化硅厚度，比对入射光波长400800nm段的反射率曲线。选择组合1和组合5进行实验 模拟分析万方数据光伏事业部技术研发中心氧化铝钝化效果分析钝化膜类型 Implied VocV单片值平均值氧化硅氮化硅 0.6740 0.6647 0.6554氧化铝8nm氮化硅65nm 0.6730 0.6755 0.6779 氧化铝15nm氮化硅60nm 0.6820 0.6806 0.6791比较两种钝化膜的Implied Voc数据，由于氧化铝薄膜的场钝化效应，氧化铝氮化硅较氧化硅氮化硅高10mv以上，其中氧化铝薄膜厚度为15nm的批次又较氧化铝薄膜为8nm的高2.5mv。 效果比对万方数据光伏事业部技术研发中心结论通过比较三种结构的钝化膜的性能，确定最适合N型双面电池的钝化技术，氧化铝氮化硅的钝化结构表现出更优异的性能，后续将开发基于氧化铝氮化硅钝化结构的N型双面电池。其中氧化硅氮化硅的双层钝化膜结构产出的156mm*156mm尺寸的N型双面电池平均转换效率达到20.2，最高单片效率20.8。万方数据光伏事业部技术研发中心地址上海市闵行区江月路505号电话021-54322900 传真021-54322912 邮编201112 Thanks for your kindly Attention. 万方数据