研究单晶硅太阳电池角部发黑问题,是否与制造工

- 编辑:森源光伏网 -

研究单晶硅太阳电池角部发黑问题,是否与制造工

1引言
 
作为光伏发电的主要组成部分,太阳能电池的质量直接影响到太阳能电池的寿命、稳定性和光伏转换效率。随着光伏电池制造业的快速发展和光伏市场外部各种产品的不断推广,光伏产业升级和降低成本的速度得到了加快[。近年来,在光伏发电领域应用越来越严格的检测方法,如工业硅电池的电性能检测、分色、EL、PL、光致发光缺陷筛选等,已经实现了在线自动化操作大大提高。太阳能电池的制造质量、可靠性和生产成本明显降低。
 
光伏电池在线EL检测技术可以快速、准确地检测晶体硅太阳能电池的裂纹、断网、黑皮、烧结污染和工艺污染[2]。电致发光法检测电池中的各种缺陷,如黑点、黑心、黑角等,对一些问题的原因和机理还没有深入研究和分析。关于单晶硅太阳电池黑角的报道很少,仅参考了一篇关于到2017年单晶硅太阳电池黑点分析的文章[3]。因此,研究和分析晶体硅太阳电池产业化过程中产生EL黑角的原因,对提高产品质量、降低成本具有重要的意义和价值。本文中的EL黑角缺陷是指电池板的EL结果照片的四个角中有一个或多个角明显比其他位置的暗,并且从外到内逐渐变亮。
 
研究了具有类似光电转换效率和黑角问题的普通单晶硅太阳电池的EL和PL测试结果。对电池黑角的少数载流子寿命、导电类型、电阻率、扫描电镜和位错腐蚀实验进行了测试。分析了电致发光法检测电池黑角现象的可能因素。
 
2个实验
 
2.1单晶硅电池片的制备
 
实验中使用的原单晶硅片的相关参数为:P型掺硼单晶硅,面积为156.75 mm*156.75 mm,厚度为(180+10)um,电阻率为(1.5+0.5)uu。cm,少数载流子寿命超过50 mus(Semilab WT-2010 U-PCD试验)。
 
电池生产工艺:碱腐蚀去除损伤层,电池表面制备光捕获层,POCl3扩散形成PN结湿蚀刻周边结,清洁电池表面热氧化制备氧化硅薄层等离子体增强CH。化学气相沉积(PECVD)在电池表面沉积SiNx H减反射膜和钝化丝网印刷,电池的正负银电极和ALS高温烧结的背电场形成良好的欧姆接触。最后,对电池进行了EL测试,并对电池的电气性能进行了测试,并由意大利Baccini自动分拣机的Berger测试仪进行了分类,筛选出了存在缺陷的电池。
 
2.2实验样品的选择
 
通过对8万块在线生产的电池进行EL-SCSS(PEDE光电)检测,检测到315块黑角电池(约0.39%)。所讨论的电池效率低于19.90%。见表1。随机抽取10只黑角缺陷电池和3只电气性能相近的普通电池进行编号。
 
2.3去除蓄电池电极和n型扩散层的腐蚀
 
首先,用PL-OE(香港)对13个样品进行测试,然后对所有样品进行腐蚀,以除去单晶硅中一定厚度的PN结。
 
2.4样品性能试验
 
采用四探针技术PN-30冷热探针(广州)、RTS-4四探针(广州)、Semilab WT-2010 U-PCD(匈牙利)对13个P型单晶硅样品进行了腐蚀后的导电类型、中心电阻率和少数电子寿命的测定。在少数载流子寿命检测中,样品经过快速清洗和干燥,然后用工业碘液保护包装。用扫描电子显微镜(Hitachi S-4800)测量了典型样品(样品2和7)的中心和边缘形态。在室温下,使用Schimmel优选的腐蚀溶液[4]在样品2和7的中心和边缘蚀刻10-15分钟。用金相显微镜(Olympus MX51)观察样品表面。
 
3结果和讨论
 
3.1样品的电气参数和EL分析
 
(1)样品的EL测试和分析
 
EL检测原理:当对太阳能电池施加正偏压时,PN结的势垒通过势垒降低注入扩散区的载流子,使其成为非平衡少数载流子(非少数载流子),并与其他载流子连续结合。H大多数载流子(多载流子)和发射光。组合的载波越多,对应的EL图像越亮,反之亦然。由于图像较暗,通过EL检测图像可以知道电池不同区域的少数载流子寿命,而电池角部变黑区域的少数载流子寿命较低,复合较大[2]。
 
EL检测到13个样品电池,代表性样品的结果如图1所示。从图1可以看出,样品2和样品7电池的四个角显示不同程度的发黑,其他位置亮度正常;样品13整体亮度均匀。