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众所周知,运用太阳能有许多长处,光伏发电将为人类供应首要的动力,但现在来讲,要使太阳能发电具有较大的商场,被广阔的顾客承受,进步太阳电池的光电转化功率,言过其实出产本钱应该是安全寻求的最大方针,从现在国际太阳电池的开展过程能够看出其开展趋势为单晶硅、多晶硅、带状硅、薄膜材料(包含微晶硅基薄膜、化合物基薄膜及染料薄膜)。
从工业化开展来看,重心已由单晶向多晶方向开展,首要原因为;[1]可供应太阳电池的头尾料愈来愈少;[2] 对太阳电池来讲,方形基片更合算,经过浇铸法和直接凝结法所取得的多晶硅可直接取得方形材料;[3]多晶硅的出产工艺不断取得开展,全主动浇铸炉每出产周期(50小时)可出产200公斤以上的硅锭,晶粒的尺度到达厘米级;[4]因为近十年单晶硅工艺的研讨与开展很快,其间工艺也被运用于多晶硅电池的出产,例如挑选腐蚀发射结、背外表场、腐蚀绒面、外表和体钝化、细金属栅电极,选用丝网印刷技能可使栅电极的宽度言过其实到50微米,高度到达15微米以上,快速热退火技能用于多晶硅的出产可大大缩短工艺时刻,单片热工序时刻可在一分钟之内完结,选用该工艺在100平方厘米的多晶硅片上作出的电池转化功率超越14%。
据报导,现在在50~60微米多晶硅衬底上制作的电池功率超越16%。运用机械刻槽、丝网印刷技能在100平方厘米多晶上功率超越17%,无机械刻槽在相同面积上功率到达16%,选用埋栅结构,机械刻槽在130平方厘米的多晶上电池功率到达15.8%。
下面从两个方面临多晶硅电池的工艺技能进行评论。 2. 实验室高效电池工艺 实验室技能一般不考虑电池制作的本钱和是否能够大规划化出产,只是研讨到达最高功率的办法和途径,供应特定材料和工艺所能够到达的极限。
2.1关于光的吸收 关于光吸收首要是: (1)言过其实外表反射; (2)改动光在电池体内的途径; (3)选用反面反射。 关于单晶硅,运用各向异性化学腐蚀的办法可在(100)外表制作金字塔状的绒面结构,言过其实外表光反射。但多晶硅晶向违背(100)面,选用上面的办法无法作出均匀的绒面,现在选用下列办法: [1]激光刻槽 用激光刻槽的办法可在多晶硅外表制作倒金字塔结构,在500~900nm光谱规划内,反射率为4~6%,与外表制作双层减反射膜适当。而在(100)面单晶硅化学制作绒面的反射率为11%。用激光制作绒面比在光滑面镀双层减反射膜层(ZnS/MgF2)电池的短路电流要进步4%左右,这首要是长波光(波长大于800nm)斜射进入电池的原因。激光制作绒面存在的问题是在刻蚀中,外表构成损害层出不穷引进一些杂质,要经过化学处理去除外表损害层。该办法所作的太阳电池一般短路电流较高,但开路电压不太高,首要原因是电池外表积添加,引起复合电流进步。
[2]化学刻槽 运用掩膜(Si3N4或SiO2)各向同性腐蚀,腐蚀液可为酸性腐蚀液,也可为浓度较高的氢氧化钠或氢氧化钾溶液,该办法无法构成各向异性腐蚀所构成的那种尖锥状结构。据报导,该办法所构成的绒面临700~1030微米光谱规划有显着的减反射效果。但掩膜层一般要在较高的温度下构成,引起多晶硅材料功能下降,特别对质量较低的多晶材料,少子寿数缩短。运用该工艺在225cm2的多晶硅上所作电池的转化功率到达16.4%。掩膜层也可用丝网印刷的办法构成。
[3]反响离子腐蚀(RIE) 该办法为一种无掩膜腐蚀工艺,所构成的绒面反射率特别低,在450~1000微米光谱规划的反射率可小于2%。仅从光学的视点来看,是一种抱负的办法,但存在的问题是硅外表损害严峻,电池的开路电压和填充因子呈现下降。
[4]制作减反射膜层 关于高效太阳电池,最常用和最有用的办法是蒸镀ZnS/MgF2双层减反射膜,其最佳厚度取决于下面氧化层的厚度和电池外表的特征,例如,外表是光滑面仍是绒面,减反射工艺也有蒸镀Ta2O5, PECVD堆积 Si3N3等。ZnO导电膜也可作为减反材料。
2.2金属化技能 在高效电池的制作中,金属化电极有必要与电池的规划参数,如外表掺杂浓度、PN结深,金属材料相匹配。实验室电池一般面积比较小(面积小于4cm2),所以需求细金属栅线微米),一般选用的办法为光刻、电子束蒸腾、电子镀。工业化大出产中也运用电镀工艺,但蒸腾和光刻结合运用时,不属于低本钱工艺技能。
[1]电子束蒸腾和电镀 一般,运用正胶剥离工艺,蒸镀Ti/Pa/Ag多层金属电极,要减小金属电极所引起的串联电阻,往往需求金属层比较厚(8~10微米)。缺陷是电子束蒸腾构成硅外表/钝化层介面损害,使外表复合进步,因而,工艺中,选用短时蒸腾Ti/Pa层,在蒸腾银层的工艺。另一个问题是金属与硅触摸面较大时,必将导致少子复合速度进步。工艺中,选用了地道结触摸的办法,在硅和金属成间构成一个较薄的氧化层(一般厚度为20微米左右)运刻苦函数较低的金属(如钛等)可在硅外表感应一个安稳的电子堆集层(也可引进固定正电荷加深反型)。别的一种办法是在钝化层上开出小窗口(小于2微米),再淀积较宽的金属栅线微米),构成mushroom—like状电极,用该办法在4cm2 Mc-Si上电池的转化功率到达17.3%。现在,在机械刻槽外表也运用了Shallow angle (oblique)技能.投稿与新闻线索:陈女士 微信/手机: 邮箱:请将#改成@)订阅北极星周刊,精彩内容不再错失!
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