摘要:以高效异质结电池为出发点,阐述了异质结电池技术发展现状,介绍了丝网印刷技术、电镀技术、喷墨打印技术三种不同的电池金属化技术,分析了不同方法在异质结电极制备中存在的优缺点,并对未来低成本、高效率
工艺过程中,电池金属化工艺是决定电池效率和电池成本高低的关键步骤之一,金属电极既要与硅界面有高的粘结强度和低的接触电阻,又要为电流输出提供高导通路。目前商用晶硅电池金属电极的制备大多采用丝网印刷
高宽比以及形貌使用VK-97003D激光测试仪测量;电池片电性能数据使用Berger-PSS10测量。
2结果与讨论
图1所示为典型的厚膜电子浆料黏度随丝网印刷过程变化图,图中蓝、红
,相对较软,c、d浆料不易屈服,变软的速度较慢。图5为五种浆料3D激光显示印刷后栅线形貌,从图中可以看出b浆料印刷后流平性好,极易过网,几乎看不出网结点,但同时线宽变大,高宽比不及浆料a,而a浆料兼具
绕射问题。而采用PECVD(等离子体增强化学气相沉积)方式获得氧化铝膜的主要厂家有R&R,AMAT,MANZ,Singulus等。对于开孔的量产设备,若选择腐蚀浆料开孔,添加一台印刷机即可。若选用激光
的不同而异。因此,钝化膜沉积设备和膜开口设备(既可以使用激光也可以运用化学蚀刻)都需要在传统的电池生产线上额外增加加工设备。对于较少应用的激光边缘隔绝处理工艺生产线,需要增加一个化学湿式工作台进行背面
载流子复合,提高表面钝化效果; (3)增强电池短波光谱响应,提高短路电流和开路电压。 目前选择性发射极的主要实现工艺有氧化物掩膜法、丝网印刷硅墨水法、离子注入法和激光掺杂法等,其中激光PSG掺杂法由于
破坏而且得到了很好的清洗效果,经过实验的进一步测试,清洗后,芯片的性能保持稳定。采用类似的方法GShi利用氟利昂和异丙醇混合的有机溶剂作为清洗剂,清洗印刷电路板PCB,清洗效果优异。由此证实了该方法是
瓦尔斯键断裂,杂质脱离硅片表面。在此理论的基础上,超声波束流清洗技术得到了空前的发展。WDjiang等人利用KrF准分子激光器对硅片表面的Al2O3杂质进行了清洗试验和理论分析。利用248nm
太阳电池对杂质的容忍度要明显大于P型硅电池。但从P型电池工艺的丝网印刷来看,N型电池在转换效率上一些关键工艺还有待解决,而且制造成本也没有优势。
2)优化减反膜。
Kang研究发现,虽然采用沉积
Low-Resistivity CZ-Solar Cells .11thPVSEC,1999.553.
闻震利,郑智雄,洪紫州,等.低质量Si材料制备太阳电池.电子激光,2011,22(1):82.
与丝网印刷电池制造平台兼容。当然,正确选择沉积方法和设备,包括激光消融设备以及将它们顺利地集成到现有电池生产线中,同时优化工艺参数,是能大规模制造PERC电池时的关键所在。幸运的是,得益于高产
。所有这些工作都加快了PERC概念从实验室研究向大规模工业化生产高质量太阳能电池的转变速度。本文接下来将具体介绍,通过将少量额外工艺步骤--包括AI2O3/SiNx叠层在硅片背面的沉积以及通过脉冲激光开槽
金属接触,有效降低背表面的电子复合速度,同时提升了背表面的光反射。
PERC电池实验室制备采用了光刻、蒸镀、热氧钝化、电镀等技术,而产业化PERC工艺采用了PECVD(或ALD)法钝化、激光开孔
、丝网印刷、烧结等技术。
图一 单面PERC电池结构
PERC电池的技术发展
自2015年PERC电池逐步市场化以来,截止2016年底,全球PERC产能约为13.4GW,产量达到8GW左右;预计
,中来N型双面TOPCon电池背面采用多晶硅隧穿电极接触结构,正反两面均由覆盖SiNx减反膜,金属化由丝网印刷完成,由于两面栅线结构都是常规的H型,因此TOPCon电池不仅正面可以吸收光,其背表面也能从
建成后,量产的IBC电池转换效率将超过24%,即60片光伏组件正面功率可达到340W以上。
在谈及目前市场最为关注的成本问题时,中来股份信心十足。首先,中来股份采用离子注入技术、掩膜技术、激光开凿和
制作流程一般为:制绒- 扩散-刻蚀-ALD- 正面PECVD- 背面PECVD- 激光开槽- 丝网印刷。随着PERC 电池的量产,在EL测试中,EL 测试仪总能测出正面发暗的电池片,如图2 所示
( 制绒- 扩散-刻蚀- 正面PECVD- 丝网印刷) 制作,另外100片按照前文所述的PERC 电池流程制作;同时,保证在电池片制作过程中都选用同种设备进行,以减小误差。制作结果如表1 所示,PERC