2021晶硅太阳电池选择性发射极研究资料.ppt

晶硅太阳能电池激光掺杂技术研究 报告人：王 雪 导 师：秦应雄 提纲 ? 一、课题背景和研究意义 ? 二、激光掺杂实验及结果 ? 三、激光掺杂光斑优化设计 ? 四、激光掺杂热源模型 一、课题背景和研究意义 能源问题导致环境恶化，清洁能 源的地位逐步上升，寻找安全、清洁、 廉价、可再生新能源已成为当前人类 面临的重要任务。 一、课题背景和研究意义 太阳能光伏发电因其清洁、安全、便利、高效等特点，已成为世界各国普遍 关注和重点发展的能源产业。在未来很长时间之内，晶硅太阳能电池依然占据光 伏领域的主体地位。。 全球光伏组件累计安装量 未来可再生能源发展趋势 未来主要能源供应 ——光伏能源 选题思路 虽然 光伏市场 增长迅速，当前产能过剩的现象依然明显。通过扩大产能降 低成本的效果有限，并将进一步恶化产能过剩的状况，因此技术突破才是增强 竞争力的关键，保持技术先进性才是在行业大调整中生存下来并持续增强竞争 力的有效手段。 在未来 10 年内， 晶硅太阳能电池 依然占据光伏领域的主体地位，晶硅电池 技术发展的方向主要有：背电场技术，浅结技术，绒面技术，密栅金属化技术 ，钝化技术，吸杂技术， 选择性发射区技术 及双层减反射膜技术。 选择性发射极的制备方法有很多，因为 激光掺杂 工艺具备企业设备投入少 、利于实现产业化等优点逐步成为制备选择性发射极的主要方法。 光伏市场—晶硅电池—选择性发射极—激光掺杂 实现选择性结构 SE 的方法 A: 背面刻蚀工艺 单步激光掺杂法 B: 掩膜工艺 C:LGBC （激光刻槽）工艺 D: 激光掺杂工艺 激光掺杂的优点 ? 不需用扩散掩膜设备， 简化工艺流程 ； ? 不需整体高温处理， 避免了产生高温晶格缺陷和杂质缺陷 ； ? 电极线宽窄，提高了电池 有效吸光面积 ； ? 可将 钝化层一并去除 ，未去除的钝化层仍可作为后续的掩膜； ? 整套 工艺设备简单 ，不产生有毒物质，利于环保。 SE 优点 ? 传统电池结构： 掺杂浓度较大 时，光生载流子的复合速度大， 少子 寿命短，电池的反向饱和电流和漏电流 都较大； 掺杂浓度较小 时，正电极与硅片的接触电阻会 传统电池结构 增大，限制电池的填充因子。 ? SE 电池结构： 1 、降低串联电阻提高填充因子 2 、减少载流子 Auger 复合提高表面钝化效果改善 短波响应 选择性发射极结构 3 、提高 Isc 和 Voc 二、激光掺杂实验及结果 ? 硅片参数 S156 ￠ 220 多晶硅片，数量 400 片，旭阳雷迪片源 规 格： 156mm × 156mm ；电阻率为 1 ～ 3Ω.cm ；厚度为 220μ m 丝网印刷 ：主栅 2mm ；细栅 80um ；间距 1.9mm ? 激光器参数 工作波长为 532nm ， 100W 量级的纳秒激光器 扫描速度： 6.75m/s ；光斑大小： 270um ； 调制频率： 25KHZ ，扫描线宽： 270um ，扫描速度： 6.75m/s 。 工艺流程 实验设备 激光器 光束整形示意图 生产工位 武汉帝尔激光有限公司的相关设备 实验设备 进口设备 国产设备 西安黄河光伏科技股份有限公司太阳能电池片生产线 实验结果 ? 掺杂工艺对硅片形貌的影响 激光扫描后的电池形貌图 镀电极后表面形貌 实验结果 ? 掺杂工艺对硅片方阻的影响 硅片方块电阻降低为 扩散后硅片方阻的 50% 左 右，而且随着激光功率的 增加，扩散到硅片表面的 磷原子浓度增大，硅片方 阻下降更明显。 激光掺杂工艺前后硅片方阻值 实验结果 ? 掺杂工艺对电池外量子效率的影响 激光掺杂对长波段的外量子 效率没有影响，外部量子效率在 短波段由 4% 提高到 58% 。 常规工艺电池片和 激光掺杂工艺电池片的 EQE 比较 实验结果 ? 掺杂工艺对电池电特性参数的影响 Sample Normal cells 26Adoped cells 28Adoped cell s Normal cells 26A doped cells 28A doped cells Eff (%) Uoc (V) Isc (A) FF Rs(m Ω ) Initial sheet resistance 75Ω/ □ 16.77 0.618 8.405 78.53 2.70 16.96 0.622 8.442 78.65 2.60 17.11 0.622 8.494 78.79 2.65 Initial sheet resistance 85Ω/ □ 16.87 0.621 8.444 78.33 2.93 16.94 0.621 8.440 78.68 2.66 16.80 0.619 8.387 78.72 2.57 Rsh ( Ω ) 246.82 178.75 247.59 194.9