氧化硅钝化技术在p型硅太阳电池中的应用-庄宇峰-solarbe文库

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氧化硅钝化技术在 p 型硅太阳电池中的应用庄宇峰 1，张松 2，沈文忠 1 1. 上海交通大学太阳能研究所上海 200240 2. 上海神舟新能源发展有限公司上海 201120 E-mail wzshensjtu.edu.cn, Tel 86-21-54747552 2018.11.09 ① 表面钝化背景简介 ② 液相沉积氧化硅薄膜研究进展 ③ 热氧化工艺在 Al-BSF电池中的应用 ④ 氧化硅钝化在 PERC电池中的应用 ⑤ 总结与展望目录 Cited from ANU σ pp σ nn Dvnpn U - n 1s p 1s itth 2 iss s Us为表面复合速率， ns和 ps分别为表面电子和空穴密度 ni为本征载流子浓度 vth为电子的热运动速度 Dit为表面态缺陷密度 n1与 p1为统计因子 σp和 σn分别为空穴和电子俘获截面硅片表面的钝化效果可以用肖克利 -里德 -霍尔 SRH复合理论来表示化学钝化可以减少表面态缺陷密度，固定电荷形成的电场排斥表面的电子 /空穴，减少表面的电子 /空穴浓度，从而减小表面复合速度。表面钝化背景简介  氧化硅的制备分为两大类 UV/O3 720 mV 800℃, 725 mV 900℃ DIO3法 725 mV 800℃, 690 mV 900℃ Fraunhofer ISFH / Hannover planar Chemical oxide 1.5 fA/cm2, 742 mV Ozone oxide 0.5 fA/cm2, 743 mV Thermal oxide 1.1 fA/cm2, 742 mV 湿法和干法均能制备高质量的氧化硅 1. HNO3法 3. 液相沉积法  湿法优点制备方法简单，厚度容易控制 2. 臭氧水 DIO3 法 4. UV/O3法 5. 热氧化法 干法优点兼容产业化应用 6. PECVD法表面钝化背景简介 1.液相沉积氧化硅薄膜生长机理液相沉积氧化硅薄膜在硅基底上生长的模型图 2 1 液相沉积氧化硅薄膜研究退火前后液相沉积氧化硅薄膜的 FTIR光谱图 K. Tsukuma, Journal of Non-crystalline Solids 1997 退火后，氧化硅薄膜膜厚减小，折射率增加液相沉积氧化硅薄膜研究 Si SiO2 液相沉积氧化硅薄膜研究液相沉积氧化硅薄膜研究 小结  液相沉积氧化硅工艺简单，薄膜生长易于控制，生长温度低 50℃ ，生长速率高，生长的氧化硅薄膜能均匀覆盖衬底  沉积初钝化效果不佳，退火后钝化性能大幅提升  对 p型硅片和 n型硅片都能表现出良好的钝化特性  沉积条件对钝化性能的影响不大 R EF 2. 13 2. 15 2. 18 2. 20 75 90 105 120 135 150 165 180 195 Im pl i ed V oc Effectiv e Li fetime  s Ef f ect i ve Lif et i m e 620 625 630 635 640 645 650 655 660 665 Impli ed V o c mV PV Lighthouse Wafer Ray Tracer BSF Back-Contact Layer Al n Emitter Passivation Layer SiO2 /SiNx Front-Contact Finger Ag 清洗及制绒扩散刻蚀 ARC沉积丝印开路电压提升 3mV; 短路电流提升 25-30mA; ① 界面氧化层钝化效果存在； ② 降低表面复合速度； ③ 改善蓝光响应； ④ 接触特性降低，填充因子损失 0.3；  电池外观颜色改善可拓展底层膜折射率工艺窗口下限，改善电池颜色的分布，减少色差片。  热氧引入外观不良比例 --白点 ① 判定为热氧工艺前药液残留； ② 降低热氧工艺温度及高温时间可有效降低白点比例，但氧化效果大幅降低，电池提效不明显； ③ 管式 PECVD镀膜，镀膜前清扫表面，可完全消除白点，但容易造成损伤 ④ 可以考虑采用 PECVD低温沉积氧化硅及氮化硅，同时减少转用过程带来的其他问题热氧化工艺在 Al-BSF电池中的应用 BSF Back-Contact Layer Al n Emitter AR/Passivation Layer SiNx Front-Contact Finger Ag LBSF p Back-Contact Layer Al Passivation Layer SiO2/SiNx 清洗及制绒扩散刻蚀退火背钝化膜沉积正钝化膜沉积背面激光开膜丝网印刷烧结电注入测试分选 PERC电池工艺流程氧化硅钝化在 PERC电池中的应用清洗及制绒扩散刻蚀退火背钝化膜沉积正钝化膜沉积背面激光开膜丝网印刷烧结电注入测试分选 PERC电池工艺流程改良碱抛光清洗及制绒去 PSG 扩散正钝化膜沉积背面激光开膜丝网印刷烧结电注入测试分选背钝化膜沉积氧化硅钝化在 PERC电池中的应用 20 μm 20 μm 改良前背抛绒面改良后背抛绒面工艺改良后，背面抛光效果明显提升 , 抛光绒面塔基尺寸达到 20μm，背绒反射率提升至 45 20 μm 改良前背抛绒面氧化硅钝化在 PERC电池中的应用氧化硅钝化在 PERC电池中的应用  氧化硅是一种很好的钝化材料，可以应用于背钝化电池 ,电池效率提升明显，去 BSF电池相比，效率可提高 1.2以上；  氧化硅 PERC电池制备工艺方案简单，对设备要求较低；  针对填充因子较低的问题，后续可采用 SE及多主栅技术，以提升电池的接触特性，提升电池效率；  考虑降低背表面钝化膜膜厚，改善镀膜均匀性问题，提升效率分布的收敛性，同时满足制备双面电池对背膜的要求；  后续可叠加氧化铝钝化工艺，寻求更好的场钝化效果，进一步提升背表面钝化效果。  总结与展望  致谢非常感谢上海神舟新能源发展有限公司，无锡嘉瑞光伏有限公司给予的支持与帮助 Thank You Very Much For Your Attention