P型硅太阳能电池共烧结铝浆的研究进展-吴广-solarbe文库

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T-SUN Integrated Photovoltaic Metallization Solutions Provider 报告题目 P型硅太阳能电池共烧结铝浆的研究进展 Firing through aluminum paste for bifacial P-type silicon PERC solar cells 中国科学技术大学纳米科学技术学院南通天盛新能源股份有限公司报告人吴广 T-SUN Integrated Photovoltaic Metallization Solutions Provider 目录 1 共烧结与激光开槽 2 P型共烧结铝浆开发现状 3 总结与展望 2018/11/13 T-SUN Integrated Photovoltaic Metallization Solutions Provider2018/11/13 双面 PERC-激光开槽双面 PERC-共烧浆料 Al电极 PERC电池是一种高效、先进的晶硅光伏电池结构，其技术的核心步骤是需要在电池片背面沉积钝化膜，然后在这层膜上开槽以实现背面金属接触。背面钝化膜材料的选择最流行的是 Al2O3SixN，也有用氮氧化硅；钝化膜的开槽方式激光蚀刻技术和共烧浆料。只需在 PERC 电池背面印刷一遍铝浆共烧结与激光开槽 PERC（ Passivated Emitter and Rear Cell），钝化发射极和背面电池技术，最早在 1983年由澳大利亚科学家 Martin Green提出。 T-SUN Integrated Photovoltaic Metallization Solutions Provider2018/11/13 共烧结铝浆的烧结过程 Al电极高温下，浆料先与钝化层反应，再与 Si基反应，形成局域 BSF。可以通过测量铝电极同硅片之间的接触电阻来近似表征是否烧穿。 P 烧结后栅线的截面形貌根据太阳能电池银电极浆料烧结机理，铅系和铋系玻璃粉都会同氮化硅发生反应，其反应过程分别为 2PbOSiNx→2PbSiO2x/2N2 2Bi2O33SiNx→4Bi3SiO2N2 共烧结与激光开槽 T-SUN Integrated Photovoltaic Metallization Solutions Provider2018/11/13 ◆烧穿条件的研究 1. 玻璃粉的影响与正面银浆类似，玻璃粉在烧穿型铝浆中起着至关重要的作用。低含量 Voc（ mV） 650 Eff（） 13.3 Rs（ ohm） 0.044 ρcmΩcm2 5588 高含量 Voc（ mV） 645 Eff（） 19.54 Rs（ ohm） 0.0085 ρcmΩcm2 2.5 玻璃粉含量的增加，对钝化膜的破坏面积增大，能够实现烧穿，但开压损失严重，可以看出开压的目标是要接近 660mV。 P型共烧结铝浆开发现状低含量高含量片源开压水平 660mV ECV T-SUN Integrated Photovoltaic Metallization Solutions Provider2018/11/13 2. 钝化层膜厚的影响（峰值温度 750℃ 左右） SixN膜厚（ nm） Voc （ mV） Eff（） Rs （ ohm） 80-100 646 19.54 0.0019 130-140 648 16.02 0.0074 160-170 654 9.64 0.033 烧穿浆料对钝化层厚度的要求敏感，低膜厚的钝化层容易烧穿，但膜厚过薄会影响其钝化效果，这其中存在一定的平衡关系。 3. 烧结工艺（膜厚 80-100nm）峰值温度（ ℃） Voc （ mV） Eff（） Rs （ ohm） 746.2 645 18.36 0.013 770 642 18.24 0.011 787.7 640 18.69 0.0097 烧结温度影响的是浆料对钝化层的蚀刻面积以及深度，其作用没有修改玻璃粉含量的大。烧穿条件钝化层厚度在保证钝化作用的前提下要尽量薄；玻璃粉含量要低，其对钝化层的破坏会引起较严重的复合，开压损失严重；考虑产线实际情况，烧结温度要低问题开压和接触电阻的平衡性不好开压在 654mV以上，接触电阻率用 TLM法几乎测不出；而接触电阻率在 1mohm·cm2以内，开压就不超过 645mV P型共烧结铝浆开发现状 T-SUN Integrated Photovoltaic Metallization Solutions Provider2018/11/13 40-50um 170-200um 激光开槽 40-50um的开口宽度用于形成良好的欧姆接触， 170- 200um的印刷线宽可以保证栅线体电阻并获得较低的 Rs值。 P型共烧结铝浆开发现状 40um 蚀刻浆料 40um的印刷宽度可以烧穿形成好的欧姆接触，但相比激光开槽，体电阻会损失较多。 P-type Si P-type Si T-SUN Integrated Photovoltaic Metallization Solutions Provider2018/11/13 利用软件模型模拟遮光面积对 Rs的影响控制其他因素不变，线宽 60um，调整细栅根数，得到不同的 Rs值（相对值）。遮光面积 3 6 9 12 细栅根数 11 47 83 119 Rs（ Ω） 3.49 1.24 0.846 0.656 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 0 2 4 6 8 10 12 14 Rs （Ω ）遮光面积（） ◆金属化图案的设计 P型共烧结铝浆开发现状 T-SUN Integrated Photovoltaic Metallization Solutions Provider2018/11/13 实际结果遮光面积（） 3 6 9 12 Rs（ ohm） 0.0268 0.0081 0.0072 0.007 Voc（ mV） 646 645 642 638 实际结果与模拟的趋势比较符合，可以看出，遮光面积在 8以上，开压降低的太严重，而低遮光面积的串阻会很高，影响电流收集以及电池效率。分析 a. 考虑到实际印刷面积几乎就是栅线被浆料蚀刻的面积，因此遮光面积过大，使得钝化层遭受到破坏非常严重，表面复合急速增加，导致开压降低； b. 对比产线激光开槽，其烧结后实际开口面积只有 4-5，因此在共烧结浆料的印刷面积上要控制在 4左右，以保证开压不会降的很厉害； c. 至于印刷面积较小使得串阻较高，后期可设计方案减低 P型共烧结铝浆开发现状 T-SUN Integrated Photovoltaic Metallization Solutions Provider2018/11/13 1、综合来看，共烧结选择的膜厚（ SixN）在 80-130nm、烧结温度 750-770℃ 等条件较为合适，能够实现烧穿；印刷面积控制在 6左右能够实现开压和串阻的平衡，与激光开槽相比，遮光面积上有较大优势； 2、技术难点降低因破坏钝化层而引起的复合控制局域掺杂浓度减少杂质的引入平衡开压和接触电阻率 3、开发浆料不局限于配方的调整，对半导体器件以及金属化图案的理解也至关重要； 4、配合 SEM、 Sunsvoc等多种测试分析方法，找准损失点，对项目的方向更具指导意义。总结与展望 T-SUN Integrated Photovoltaic Metallization Solutions Provider 谢谢大家吴广 2018/11/1 3 2018/11/13