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晶体硅太阳能电池钝化接触技术

关键词:硅片回收 电池片回收 太阳能电池板回收 多晶硅回收 │ 发表时间:2018-11-15

晶体硅太阳能电池钝化接触技术高效太阳能电池与普通太阳能电池的一个最主要的区别在于背表面钝化。20世纪90年代之前是晶硅太阳能电池商业化生产的早期,该时期太阳能电池制造商采用的是丝网印刷技术,但与我们如今使用的方法又有所不主要的区别有两点:首先,当时的正面丝网印刷银浆没有烧穿(Fire-through)这一功能,因此在当时的生产线上,需要先进行丝网印刷,而后沉积当时的TiO2减反射层。另一个区别在于当时所用的银浆与硅不能形成质量好的欧姆接触,只有当硅的掺杂较高时才可以接触良好。由于TiO2没有很好的钝化功能,人们在当时并没有过多的考虑钝化。而且由于减反射层在金属电极之上,因此沉积的时候需要用模版遮挡主栅,以便后续进行串焊。到了20世纪90年代,许多科研机构和制造商开始探索运用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术沉积氮化硅薄膜用作电池正面的减反射膜,其中原因之一在于氮化硅薄膜具有相对合适的折射率,但更重要的原因则是氮化硅薄膜具有优良的表面钝化效果。随着电池正面钝化效果和接触性能的提高,研究人员将视线投向电池的背表面另外这个复合严重的区域。虽然传统丝网印刷电池的铝背场能够减少少数载流子浓度,进而降低表面复合速率,但其钝化效果仍然远不如使用介质层所带来的钝化效果。

为了进一步降低背面复合速率实现背面整面钝化,并且去除背面开孔工艺,近年来,先后有多家研究机构对钝化接触太阳能电池展开研究。虽然松下已经展示了采用非晶硅薄膜作为钝化层的HIT电池,最新破纪录的效率达到26.3%,但是非晶硅薄膜由于其对表面准备要求较高,无法承受较高温度后续工艺,许多研究机构开始使用氧化硅薄层和高掺杂硅薄层叠层结构。德国弗劳恩霍夫太阳能研究所研发的背面使用钝化接触结构的太阳能电池,研究人员首先在电池背面用化学方法制备一层超薄氧化硅,然后再沉积一层掺杂硅薄层,二者共同形成了钝化接触结构,这两层材料为硅片的背面提供了良好的表面钝化,而由于氧化层很薄,硅薄层有掺杂,多子可以穿透这两层钝化层,而少子则被阻挡,最后在其上再沉积金属,得到了无需开孔的钝化接触结构太阳能电池。

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