双面电池、PERC电池等Jsc & Voc & FF耗损分析技术-伟信新能源-solarbe文库

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双面电池、 PERC电池等 Jsc Voc FF耗损分析技术何忆飞，王宇昶，张余上海伟信新能源科技有限公司 Yifei.heivt-soalr.com ＊以 HIT电池结构为例，介绍影响电池 FF、 Voc、 Jsc损耗的因素＊ Jsc损耗分析的方法及相关软件＊ FF、 Voc损耗分析的方法及相关软件＊电池各项损耗对应的工艺目前国际上高效电池领先水平 High efficiency-Latest records Voc mv Jsc mA /cm² FF Eff type Panasonic 0.750 39.5 83.2 24.7 SHJ SunPower 0.737 41.3 82.7 25.5 PCBC Panasonic 0.740 41.8 82.7 25.6 HJBC Kaneka 0.738 42.7 84.9 26.7 HJBC SHJ Heterjunction, PC Passivated contact, BC Back contact 常规 HIT电池结构以三洋的 HIT为例， HIT电池工艺如下在经过清洗制绒的 N型 c-Si正面依次沉积厚度为 5～ 10nm的本征 a-SiH钝化层和 p型 a- SiH发射极，在 p-a-SiH薄膜上再沉积一层 TCO薄膜，再在 TCO上制作金属电极。在硅片背面一次沉积厚度为 5～ 10nm的本征 a-SiH钝化层和 n型 a-SiH以形成被表面场，在 n-a-SiH薄膜上再沉积一层 TCO薄膜，再在 TCO上制作金属接触。最后，对电池进行边缘隔离和测试分选。太阳能电池本身有电阻，一类是串联电阻，另一类是并联电阻（又称旁路电阻）。串联电阻主要是由于半导体材料的体电阻、金属电极本身的电阻、金属电极与半导体材料的接触电阻以及扩散层横向电阻四部分产生，记为 Rs；而并联电阻是由于电池表面污染、半导体晶体缺陷引起的边缘漏电或耗尽区内的复合电流等因素产生，记为 Rsh。 FF损耗因素电阻、载流子复合等 Voc损耗因素载流子复合太阳能电池的工艺过程中，载流子数量是决定 Voc的一大因素 Jsc损耗主要因素光损耗 J.Wong et al,IEEE JPV,VOL.5,NO.22015619-626 J.W.Ho et al, Energy Procedia,vol.150, 21-27, 2018 J.W.Ho et al, 45th IEEE PVSC, Hawaii, USA, 2018 通过完整电池量子效率曲线（ EQE）、电池细栅之间量子效率曲线（ EQE）、池细栅之间反射率曲线（ Ref）等，计算出以下各项光损耗，从而得到 Jsc的损耗分析结果。 Jsc损耗分析 Jsc损耗分析图表 FF Voc 损耗分析 SolarEye软件 Solareye是一款太阳能电池损耗分析软件，可以通过内含的仿真软件 Griddler建立一个和实际测量样品几乎完全一样的电池模型（该模型的精细程度可以达到完全复制电池片形状、栅线数量、栅线形状和焊点分布等参数），同时还可以拟合出电池模型的各个参数（如栅线接触电阻，电池边缘复合等），然后与实测电池片 PLEL图像进行反复匹配，得到一个完美的电池模型和匹配实际电池的参数；从而准确计算出电池片的理想效率值，实际效率值，以及各项损耗分别是多少，进而得到一幅直观的电池各项损耗分析图。 J.Wong et al, IEEE JPV, vol. 6, no.6, pp. 1421-1426, 2016 软件自动匹配过程 J.W.Ho et al, 45th IEEE PVSC, Hawaii, USA, 2018 （ 1） .在 Solareye中，输入电池工艺参数，即可实时计算电池理想状态下的 I-V 特性参数（ 2） . Solareye将理想状态与实际状态下的电池参数进行比较，基于拟合后得到的电池参数对电池进行损耗分析，计算出电池参数对 Voc和 FF的影响，如下图分别为 Voc与 FF损耗分析图 J.W.Ho et al, 45th IEEE PVSC, Hawaii, USA, 2018 （ 3） . 同理， Solareye将理想状态与实际状态下的电池参数进行比较，还可以得到功率损耗分析图 J.W.Ho et al, 45th IEEE PVSC, Hawaii, USA, 2018 （ 4） . 基于 SolarEye中强大的仿真计算软件 Griddler，当软件建立了与实际电池片一致的模型之后，改善电池片相关参数，可以实时计算出电池最终 Voc、 FF、 EFF的增益，以及具体增加多少。 J.W.Ho et al, 45th IEEE PVSC, Hawaii, USA, 2018 J.W.Ho et al, 45th IEEE PVSC, Hawaii, USA, 2018 工艺调试的过程，还有一个重要的问题电池面上分布的一致性、均匀性，此时 Voc /Rs / Jo 的 mapping 图像以及量化的分布状况对于工艺控制具有直观的指导意义。均匀性控制好了之后，减小 J0会有更明显的效果。 FF Voc Loss 和工艺的关系单项损耗相关的工艺，影响因素正 /反面栅线电阻印刷工艺，烘干工艺、电极材料质量，网版设计金属与 TCO接触电阻印刷工艺、烘干工艺、电极材料质量、 TCO材料质量 TCO薄层电阻 TCO材料质量、镀膜工艺 TCO与晶硅层接触电阻镀膜工艺， TCO材料类型晶硅材料体电阻晶硅材料类型，厚度，缺陷密度并联电阻综合电池污染，材料缺陷，边缘隔离等金属诱导载流子复合印刷工艺表面复合扩散深度，镀膜工艺，钝化工艺，材料质量边缘复合边缘隔离工艺晶硅材料本身载流子复合晶硅材料质量，缺陷密度 Jsc Loss 和工艺的关系 Perc电池常规单面电池 Perc及其它电池的耗损分析咨询热线 18516276764 邮箱 yifei.heivt-solar.com 网址 www.ivt-solar.com www.ivt-solar.cn 地址上海市浦东新区张江高科技园碧波路 250号 2号楼 1楼上海伟信新能源科技有限公司新加坡维信科技上海办事处 22 8/11/2018 谢谢