摘要：多晶硅电池片经封装成组件，功率会有相应的损失，称之为封装损耗。多晶硅电池工艺中细微的差异就会导致组件衰减的不同。针对氮化硅膜厚与折射率、扩散均匀性、电池片摩擦情况引起的组件衰减进行了详细的研究，通过优化相关的参数，有效提升工艺质量，降低功率损失。
引言：电池片的生产过程是极其重要的一个过程，工艺参数的稳定性及差异性会对电池片的功率输出造成极大的波动，间接引起组件衰减过大，产品不合格。基于此，本文从电池片生产过程的一些重要环节入手，找出其中存在的问题，加以优化改进，提高产品质量，节约成本。
1、电池工艺对组件功率损失的分析
1.1光学损耗
地面用硅太阳能电池的光谱响应范围一般为300nm～1100nm，因此，任何这一波段的光进入电池都会造成光学上的损失[1]。可以从光的透射和反射两方面进行分析[2]。太阳能多晶电池的表面会沉积一层减反射膜，即氮化硅膜，做成组件之后其上有EVA和钢化玻璃(两者的折射率约为1.48左右)，如图1所示。为使组件的透射率达到最大的减反效果，还需要使SiNx膜的折射率、EVA和玻璃的折射率得到最好的匹配结果和最佳光学上的减反射效果，这样可以有效地增加组件的输出功率。
增透膜是根据薄膜干涉原理，在介质表面镀一层或多层薄膜，可以有效减少光的反射，这种膜就是减反射膜[3]。当光垂直入射时，介质表面的反射率见式(1)：
式中：ns为硅折射率;n0为大气折射率。
当在介质表面镀一层减反射膜时，光在薄膜表面的反射会在上表面产生薄膜干涉，从而减少光的反射。此时，反射率表达式为式(2)：
其中，r1，r2分别是光在空气-薄膜、薄膜-介质界面上的反射系数，
Δ为相位角，
λ0为入射光波长;n为薄膜折射率;d为薄膜厚度;nd为薄膜光学厚度。在光垂直入射时，若薄膜光学厚度为1/4波长，即nd=λ0/4，则见式(3)：
当Rλ0为零时，则：
依据上述原理可根据组件钢化玻璃或镀膜玻璃与EVA的不同折射率，设计相应的氮化硅薄膜的折射率，达到组件的光学最佳匹配。
1.2电学损失
电池引起的电学损耗包括电池片串联时电流不匹配、焊条与电极的接触电阻、扩散方阻不均匀引起的功率损失、电池片边缘摩擦后引起边缘短路等。本文主要研究扩散方阻不均匀与电池摩擦的电学损失。扩散方阻不均匀是指扩散之后，硅片出现部分扩散不到区域，此区域方阻值较大，容易造成漏电过大和电池片串阻过高。接受光照时，因方阻不均匀，电池片方阻较小区域容易发热过高，导致电池片温度升高，继而引起效率降低。图2、图3为扩散不均匀硅片与EL图像。
摩擦功损主要存在于使用湿法刻边工艺的电池片中，电池片经丝网印刷烧结之后，皮带传输、质检分选、组件焊接等过程中片与皮带、片与片之间摩擦时造成边缘残留金属粉粒，从而导致漏电增大，效率降低。
2、实验方案与分析
2.1PECVD的配方优化实验[4]
设计2组不同折射率的双层氮化硅膜实验，一组以空气、双层氮化硅、硅片为光传输介质;另一组以钢化玻璃与EVA、双层氮化硅、硅片为传输介质。根据
已知空气折射率为1.0、组件钢化玻璃与EVA的折射率为1.48，硅的折射率为2.76，可计算出2组氮化硅双层膜的折射率。选取电池吸收波长能量最大的600nm计算相应的双层膜厚。将上述2组材料做成组件测试其衰减情况，封装结果见表1。
2.2扩散方阻不均匀的实验
选取2组扩散实验片，每组600片，一组片内偏差较大，二组方阻均匀，共制作6块组件。图4为2组组件的EL图，由图4可看出，偏差较大分组EL图像中明显存在偏暗或偏亮的区域。
表2为组件测试数据，由表2数据看出，片内方阻偏差较大的功率损失较大，主要因为，方阻偏差较大，电池片内部电流分布不均匀，导致局部结浅，串联电阻较大，同时容易导致漏电增大，最终导致功率损失变大。
2.3电池片摩擦实验
选取2组相同效率段电池片，每组10片，一组使用激光切边，二组为正常湿法切边，人为模拟片与片之间的摩擦，观察摩擦前后的数据。表3、表4分别为摩擦前、后的数据对比。由表4数据看出，激光切边摩擦前、后的数据比较稳定，而湿法切边摩擦前、后的数据对比差距比较明显，主要表现在并阻降低、反向电流升高、填充降低。
使用显微镜观察摩擦前、后电池片边缘，如图5所示。
由图5看出，摩擦后电池片边缘会出现亮点，分析其成分应为浆料，正是其导致摩擦后边缘短路;而激光切边后因为激光切断正面边缘PN结，即使边缘残留浆料粉末，也不影响其导电性。
3、结论
组件的功率损失分为光学损失与电学损失，光学损失可通过优化氮化硅的折射率，匹配组件玻璃与EVA;电学损失中，扩散不均匀需调整扩散配方参数、制绒表面均匀性降低片内偏差[5];电池摩擦可采用每日清洗传输皮带、变更质检检片手法等方式解决。
来源： 摩尔光伏
