PERC电池EL暗片研究--康忠平-浙江正泰.pdf-solarbe文库

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SOLAR ENERGY垦童厘舀曼曼曼曼二．二二．鲎釜翌．二．．塑二一立兰羔二二二兰兰．』．。二．．一 P E RC电池E L暗片研究浙江正泰太阳能科技有限公司 ■康忠平陈刚江坚张剑峰王仕鹏黄海燕陆J 摘要介绍了一种通过调整背钝化工艺改善多晶硅背钝化电池缺陷的方法。采用背钝化新型电池片工艺，在正常生产过程中EL会呈现有规律的区域发暗，严重影响电池片性能。本文通过优化 PECVD工艺时间和退火温度，使电池片EL区域发暗得到解决，同时还提升了电池片效率。关键词PERC；PECVD；ARD；背钝化；氧化铝；EL暗片 0引言我国光伏产业经历了欧盟和美国的“双反” 后，行业洗牌，国内众多中小光伏企业破产倒闭，而大企业为了持续保证竞争力，纷纷采取了两种策略一是提高电池片效率，研究主要集中在电池片背表面钝化上；二是提高电池片质量，在做组件之前，对电池片进行电致发光 Electroluminescence，EL测试。背表面钝化研究主要是在电池片的背面采用原子层沉积atomic layer deposition，ALD工艺沉积一层AI，0，，降低背面复合，提高少子寿命。但ALD沉积AI，O，的过程会诱生缺陷，导致少子寿命下降，且这些缺陷直接导致EL暗片产生，封装成组件后会造成组件局部发热，引发热斑效应和热击穿，从而导致组件使用寿命下降。 1影响并联电阻的因素分析 1．1 PERC电池钝化发射极背面接触Passivated Emitter Rear Contact，PERC电池是一种发射极与背面双面钝化的太阳电池。通过ALD技术，在电池片背表面沉积一层Al0，，然后再使用等离子化学气相沉积法Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD在背面镀一层SLN。薄膜，对Al，O，起保护作用；同时，这层Si，N。薄膜还能提高少子寿命，增加对长波的反射，对光进行充分利用，增加硅片对长波的吸收，显著提高开路电压和短路电流，极大地提高了电池片效率。图1 PERC电池结构收稿日期2017-0911 通信作者康忠平1988，男，本科，主要从事晶体硅电池扩散工艺方面的研究。79154813qq．corn SOLAR ENERGY 05／201 8 万方数据 SOLAR ENERGY 。。。一，；。一。。i一。。一一。一。。．、。，；。一。；。。，。一，。。。■■■l圜衄圈 1．2 EL测试原理 EL测试是利用载流子的电致辐射复合发光原理，对样品在外加偏压条件下发生的荧光收集成像。在组件生产过程中，为了保证电池片的质量，通常都会对电池片进行EL测试图像分析。从EL的测试原理可以得知，对于电池片肉眼不可见的电池黑斑、暗片、隐裂、断栅、击穿、烧结不良等现象，EL测试仪可以准确的测试出来并以图像呈现。若电池存在缺陷，会导致少子寿命降低，即扩散长度减小，由此电流密度相应减弱，电池发光强度减小，在EL测试仪上的图像就会显示出区域发暗。 1．3 PERC电池EL测试暗片 PERC电池的制作流程一般为制绒一扩散一刻蚀一ALD一正面PECVD-背面PECVD-激光开槽一丝网印刷。随着PERC电池的量产，在EL 测试中，EL测试仪总能测出正面发暗的电池片，如图2所示。这种EL测试暗片会在组件端大量出现，引发组件热斑效应，从而降低组件质量和寿命。图2 PERC电池EL发暗 2实验设计和结果讨论选取同一批次的200片P型原硅片制作成电池片，其中，100片按照常规流程制绒一扩散一刻蚀一正面PECVD-丝网印刷制作，另外100 片按照前文所述的PERC电池流程制作同时，保证在电池片制作过程中都选用同种设备进行，以减小误差。制作结果如表1所示，PERC电池的暗片比例较高，档位从低效率档到高效率档都有；而常规电池的暗片数为零。表1 PERC电池和常规电池在不同效率档位的暗片数量 19．7～19．8 19．8～19．9 臣丰三7 0 O 0 0 0 总计47 0 PERC电池的制作流程比常规电池的多了3 个工序，即ALD原子沉积Al，O，、背面PECVD 镀Si，N4、背面激光开槽。由此推断，EL暗片的产生与这3个工序有关。暗片的产生通常是因为有缺陷区域的少子扩散长度低、发光强度弱，通过EL测试仪进行图像分析会发现，这种电池片会区域发暗或正面发暗。 ALD是对电池片背表面镀上较薄的Al，0，，厚度在2～10 nm之间。电池片经过ALD后，每片厚度均在正常范围之内，且ALD只是对电池片表面提供一层钝化层，所以暗片的产生与这一工序无关。由于目前发现的EL发暗方向都垂直于主栅图3a，所以将PERC电池在二次清洗后旋转90。，然后发现EL发暗方向转变为平行于主栅f图3b，扩散后旋转90。发现发暗方向又变为垂直，因此可判定EL暗片是由二次清洗 a EL发暗方向垂直于主栅 b EL发暗方向平行于主栅图3 PERC电池EL发暗位置 SOLAR ENERGY 05／201 8 ％■鬯／■■■●_位矗■一档■曼率．濯一。一。一。一。～一一一一一～一一一一万方数据万方数据企业总用电量Q乒C正B正D正_C反．B反D反企业支付光伏开发商的电费Q；I工业电 17 价鲜。生活电价X光伏折扣 25 企业消耗光伏总电量Q瑚正D正坷反D反一电网支付光伏开发商的电费不变。 C反 18 若上网电量纠c反不变，则有4结语新的动态比例系数K，_生活用电量么／企业本文介绍了一种采用动态比例系数计算光伏总用量酬，即开发商与企业及电网结算电费的方式。对于电费 K A／Q；A／C正柏正hD正一C反曰反D反的计算是基于工业电价与生活电价为单一费率的 f19 假设，但实际情况中，电价本身往往分尖、峰、平、企业消耗光伏中的工业电量Q；。1．K，Qf- 谷等多个费率，故设计时要求选用市场上多费率 1．K，∞正D正坷反_D反一C反 20 计量表，按不同时段分段计量与核算，费率时段企业消耗光伏中的生活电量Q；L_K7·Q产越多，结果越接近真实值。只需要光伏开发商、 K’p正D正．8反-D反一C反20 企业与电网将相应的表计读数分时段按上述公式企业消耗电网中的工业电量Q；。1名，C．E 计算，即能分别得出不同电价负载消耗了光伏及 r22 电网的各部分电量。此方法不需要额外增加更多企业消耗电网中的生活电量鳞。’C正的计量表，可相对合理地计算出分布式光伏电源 f231 接入不同电价区配电网企业的用电量，操作简单所以，支付电费时易行。此方法已在湖南岳阳远大可建17 MW光企业支付电网的电费Qi。工业电价Q。伏屋顶示范项目上成功应用，效果良好，有一定生活电价 24 的推广意义。圈 i疆菊丽贡f一一表5相同退火时间、不同退火温度的电性能参数 ■勘●I 一退火450。c、15 rain 0．6423 0．0023 9．382 220．56 79．51 19．629 退火500。C、l 5 mill 6480 0．0025 9．348 230．79 78 95 19．678 退火550℃、1 5 rain 0．6432 0．0022 9．41 5 216．06 79．32 19．685 会在退火处理后提高少子寿命方面有所差异。在实际生产过程中，ALD后可以先做正面 PECVD后再做背面PECVD，也可以在ALD后先做背面PECVD再做正面PECVD，无论是哪种工序，在ALD后都需进入PECVD炉管进行 Si，N。膜的制作。与此同时，可以将退火步骤同步进行，即在炉管里500℃环境下恒温15 min时，进行Si，N。膜的沉积，这样既减少了流程，缩短了制程时间，也提高了产能和效率。 3结论 EL暗片由二次清洗产生，电池片背面经过二次清洗后背表面会残留杂质，再经过ALD原子层沉积A120，产生缺陷，但二次清洗的问题目前暂无法根治。本实验在不新增其他变量的情况下，通过对退火温度和时间的研究，得出电池片在退火加热到一定温度500℃且保持足够时间15 min的条件下，经过高温退火作用，能消除PERC电池EL暗片，并且提高电池片效率。参考文献【l】孙昀．用于高效硅太阳电池的原子层沉积A1203表面钝化特性研究明．太阳能，2013，63840． [2]张鹏．多晶硅太阳电池预处理及退火工艺研究[J]．太阳能学报，2014，351134138．匪皿 SOLAR ENERGY 05／2018 万方数据