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一种选择发射极双面PERC电池的制备方法

一、1.选择发射极双面PERC电池的背景及意义

(1)随着全球能源需求的不断增长和环境问题的日益突出，太阳能光伏发电作为清洁能源的重要组成部分，得到了快速发展。传统的单面PERC电池在提高太阳能电池转换效率方面取得了显著成果，但其在实际应用中存在一定的局限性。首先，由于单面电池只能利用正面光照，背面光照资源未被充分利用，导致发电效率受限。其次，单面电池在电池板边缘的阴影效应影响下，发电效率进一步降低。因此，为了提高太阳能电池的发电效率，降低成本，提升光伏发电的整体性能，选择发射极双面PERC电池成为了一种新的研究方向。

(2)发射极双面PERC电池，即在电池背面也具备发射极，能够同时利用正面和背面的光照，从而显著提高发电效率。据相关数据显示，与传统单面PERC电池相比，发射极双面PERC电池的发电效率可提升约15%左右。这种电池的制备方法主要包括背面钝化层制备、背面电极制备和电池封装等步骤。在实际应用中，已有多家公司成功研发出高性能的发射极双面PERC电池，并在光伏市场中取得了良好的业绩。例如，某知名光伏企业推出的双面PERC电池产品，其正面转换效率可达22.5%，背面转换效率可达14.5%，整体发电效率可达到37%。

(3)发射极双面PERC电池在光伏发电领域的应用前景广阔。一方面，它能够提高光伏电站的发电量，降低光伏发电系统的成本，有助于推动光伏产业的可持续发展。另一方面，随着双面PERC电池技术的不断成熟和成本下降，其在建筑一体化、便携式光伏等领域也将得到广泛应用。据预测，到2025年，全球双面PERC电池的装机量将占光伏市场总装机量的20%以上。这一趋势将有助于推动光伏发电在全球范围内的广泛应用，为实现碳中和目标做出积极贡献。

二、2.发射极双面PERC电池的制备原理

(1)发射极双面PERC电池的制备原理主要基于对传统单面PERC电池的改进。传统的PERC电池通过在硅晶圆表面形成钝化层和金属栅线，提高了电池的转换效率。而发射极双面PERC电池在保持正面PERC结构的基础上，通过在电池背面添加钝化层和电极，实现了对背面光照的利用。具体来说，背面钝化层通常采用非晶硅（a-Si）或硅氮化物（SiNx）等材料，这些材料具有优异的钝化性能，能够有效降低背面漏电流，提高电池的背面效率。例如，某研究团队采用非晶硅钝化层，将背面效率提升至12%以上。

(2)在制备过程中，背面电极的制备是关键步骤之一。背面电极通常采用铝（Al）或银（Ag）等导电材料，通过丝网印刷或激光刻蚀等方式形成。为了提高电极的附着力和导电性能，电极表面会进行预处理，如溅射或化学镀等。据相关报道，采用化学镀银工艺制备的背面电极，其导电性能可达5.5×10^5S/cm，远高于传统铝电极。此外，背面电极的设计对电池的整体性能也有重要影响。例如，采用多边形电极设计可以增加电极表面积，从而提高电池的背面光照利用率。

(3)发射极双面PERC电池的制备还包括电池封装环节。封装的目的是保护电池免受外界环境的影响，如湿气、灰尘等。常见的封装材料有EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物）和POE（聚氧化乙烯）等。封装过程中，需要确保电池与封装材料之间的良好粘合，以及电池内部气体的排除。据某研究团队的研究，采用EVA封装的电池在85℃/85%RH的环境下，循环寿命可达5000小时以上。此外，电池封装过程中还会进行性能测试，如电流-电压特性、功率输出等，以确保电池的质量和性能符合要求。通过这些步骤，发射极双面PERC电池实现了对正面和背面光照的有效利用，从而提高了整体的发电效率。

三、3.制备过程中的关键步骤及控制要点

(1)制备发射极双面PERC电池的关键步骤之一是背面钝化层的形成。这一步骤通常采用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）技术，以形成非晶硅或硅氮化物钝化层。关键控制要点包括气相流量、温度和压力的精确控制，以确保钝化层的均匀性和厚度。例如，某研究在PECVD过程中，通过优化工艺参数，使钝化层厚度保持在100-150nm之间，有效降低了背面漏电流。

(2)背面电极的制备是另一个关键步骤，涉及电极材料的沉积和图案化。常用的电极材料有铝和银，通过丝网印刷或激光刻蚀技术实现电极图案化。在制备过程中，需要严格控制印刷压力和激光功率，以避免电极裂纹和导电性能下降。例如，某公司在丝网印刷过程中，通过调整印刷压力至30-40N，确保了电极的均匀性和导电性，其电阻率低于0.5Ω/sq。

(3)电池封装是制备过程中的最后一步，对电池的长期稳定性和可靠性至关重要。封装材料通常采用EVA或POE，需要确保封装过程中材料的熔融温度和压力适中，以避免气泡和应力产生。此外，封装前需要对电池进行清洁处理，以去除表面污渍和杂质。据