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晶体硅太电池表面金属化工艺及性能研究
晶体硅太阳电池表面金属化工艺及性能研究;目录;目录;一.晶体硅太阳能理论基础1.理想晶体硅太阳能电池;图1-1;太阳电池理想I—V特性方程,即工作状态电流.电压关系式,如式 I=Iph —I0[exp(qv/nkT)—1] (1-1);2、短路电流(Isc);3、开路电压(VOC);4、填充因子(FF);5、转化效率(Eta);6、晶体硅太阳能电池性能影响因素;串联电阻(Rs)和并联电阻(Rsh);图1-5太阳电池串联电阻和并联电阻示意图 串联电阻主要来自于以下四个方面: (1)晶体硅的体电阻和发射区电阻,即p.n结两侧P区和n区材料的电阻。 (2) 电极用的金属与硅表面层的接触电阻,即正面和背面的金属与半导体表面 之间的接触电阻,也包括p.n结深度、杂质浓度和接触面积大小的影响, 这是串联电阻最大的部分。 (3)器件内部和外部线路互相连接的引线接触电阻。 (4) 电极接触用的金属本身和它们的互联电阻。;并联电阻主要与晶体硅材料质量和太阳电池制造过程中引入的缺陷和杂质有关,并联电阻使光生电流产生反向分流,降低工作电压,严重影响FF.其主要来自四部分。 (1)太阳电池周边因扩散p-n结时会引入p-n结完全或部分的短路。 (2)非理想的p-n结或p-n结内部不完善部分的漏电短路。 (3)衬底和薄膜层及p.n结之间的部分漏电。 (4)多晶体或薄膜的晶体界面的部分漏电。;温度对太阳电池的影响;随温度升高,Voc降低,主要是由于反向饱和电流I0对温度非常敏感。 ;二.晶体硅太阳能电池丝网印刷和烧结工艺1.丝网印刷和烧结工艺概述;标准烧结工艺需要经过低温、中温、高温、冷却四个阶段。烧结炉低温温度一般在400“C以内,中温温度为300~700‘C,高温温度为700~900”C。在低温阶段,浆料中的有机溶剂和有机粘合剂被蒸发或被燃烧。在中温阶段.玻璃料开始熔化,Ag颗粒开始聚合。在高温阶段,Ag、sj及玻璃料成分发生反应,形成Ag—Si接触;冷却时,Ag粒子在硅片表面结晶生长。高温驱动表面H离予向硅片内部扩散。实际在硅片上发生的反应温度远低于烧结炉设定温度,KyunghaeKim等人研究Ag与Si的实际最佳反应温度为605度.远低于Ag—si共晶点温度835C,这可能是由于反麻体系中含有多相成分(Ag、Si、Pb、Bi等)而使合金熔点降低。实际的烧结炉各温区温度,需要综合考虑n层的扩散浓度、浆料成分、减反射膜厚度等诸多因素来设定。;2、欧姆接触原理;掺杂浓度越高,接触电阻Rc越小。半导体材料重掺杂时,可得到欧姆接触。 太阳电池要得到好的欧姆接触,必须对太阳电池发射区进行重掺杂。但是重掺杂同时会带来许多负面效应。例如,增大表面复合速率、SiNx 表面钝化效果差,降低短波光谱响应等。正因为如此,世界各研究机构积极开发选择性发射极太阳电池,只在金属电极下面极小的区域实现重掺杂,而在非金属接触区域实行轻度掺杂。 常规丝网印刷工艺制各的太阳电池相对蒸镀电极电池,性能显著下降,其中遮挡和重掺杂效应导致的效率损失占到了0.8‰ ;3.烧结温度和带速对太阳电池输出性能的影响;4、硅片掺杂浓度对太阳电池性能影响;5.浆料和扩散方阻对太阳电池输出性能的影响;在高方阻上串联电阻非常高,由于形成良好的 欧姆接触一般需要重掺杂(低方阻),对于这种高方阻欧姆接触形成困难,从而 使串联电阻过高。而在这种高方阻上,扩散标准偏差较高,p-n结局部非常浅, 导致烧结时Ag电极穿透结区,形成肖特基旁路,漏电流增大。;谢谢
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