3.2烧结曲线对PERC电池转换效率的影响
对比了以下5组烧结曲线,分析对比开路电压、短路电流、填充因子等电性能参数,烧结炉带速为5m/min。其中编号a的曲线为常规电池烧结曲线。
开路电压和短路电流呈相同变化趋势,随着温区3、4温度升高而上升,随温区5、6温度升高而降低。由上述研究可知,在温区3、4温度上升的过程中,PERC电池的铝硅合金层(BSF)厚度逐渐增加,所以开路电流和短路电压随之升高。当温区5、6温度升高时,铝浆很可能烧穿了Al2O3薄膜上的氮化硅保护层,Al2O3钝化层受到破坏,钝化作用下降,所以导致开路电压、短路电流下降。
当温区3、4温度升高时,填充因子、并联电阻的变化并不明显,但是随着区温5、6温度的升高,填充因子迅速增大,并联电阻迅速减小。在温区3、4温度升高阶段,铝浆对氮化硅保护层的侵蚀作用有限,氮化硅保护层起到了很好的保护作用,而随着温区5、6温度的升高,铝浆局部烧穿了氮化硅保护层与Al2O3层,直接接触到了硅片,形成了额外的电流通道,所以填充因子上升,串联电阻下降。
PERC电池的并联电阻在烧结曲线变化的过程中基本保持稳定,转换效率随着铝硅合金层厚度的增加而上升,随着氮化硅保护层被铝浆烧穿而迅速降低。
4 结论
Al2O3薄膜的钝化作用可以由烧结前后的少子寿命变化量来衡量,在我们制备的5组样品中,Al2O3薄膜越厚,少子寿命在烧结前后的增加量越大,但过厚的Al2O3薄膜会对激光开膜造成影响,降低PERC电池片的填充因子,在此次试验中,Al2O3厚度为20nm的样品获得了最高的转换效率。Al2O3的表面钝化作用在PERC电池的效率提升中起到了关键作用。
由于PERC电池专用铝浆使用了弱刻蚀性的玻璃体,所以相对与常规电池的烧结曲线,铝浆烧结区需要升高温度才能获得良好的铝硅合金层(BSF)。过高的峰值温度会导致铝浆烧穿Al2O3上的SixNy保护层,破坏Al2O3的钝化效果,形成额外的导电通道,开路电压、短路电流、串联电阻与转换效率均会大幅降低,但并联电阻相对保持稳定。PERC电池的烧结既需要足够高的温度来保证铝浆与硅片充分反应,又需要将烧结温度限制在一定范围内,以保证铝浆不会烧穿Al2O3上的SixNy保护层。