激光摻雜晶體硅太陽電池電鍍工藝的研究.pdf

1、本文將研究激光摻雜技術(shù)與電鍍技術(shù)相結(jié)合的方法制作晶體硅太陽能電池的柵線。實(shí)驗(yàn)采用P型156mm×156mm±0.5mm多晶硅片作為硅襯底。該方法主要是在鍍氮化硅膜后的硅片表面進(jìn)行激光摻雜開槽，然后使用化學(xué)鍍鎳，光誘導(dǎo)電鍍銅和銀的方法在晶體硅前表面形成柵線。得到了轉(zhuǎn)換效率超過17％的多晶硅太陽電池，與常規(guī)生產(chǎn)工藝得到的晶體硅電池相比，效率提高了近1％。相應(yīng)的串聯(lián)電阻為2.30m0hm，開路電壓為0.631V，短路電流為8.525A，填充因

2、子為77.30％。本文主要取得了以下的研究成果:
　　1通過過渡金屬在晶體硅體內(nèi)的沉淀和擴(kuò)散規(guī)律的理論分析，結(jié)合鎳、銅、銀的物理特性等因素。確定了柵線的材質(zhì)結(jié)構(gòu)和沉積順序，即化學(xué)鍍鎳、光誘導(dǎo)電鍍銅、光誘導(dǎo)電鍍銀。
　　2通過分組對比的研究方法，對化學(xué)鍍鎳的最佳厚度進(jìn)行了研究，最后得出了最優(yōu)的化學(xué)鍍鎳時(shí)間為5min，厚度為1-2μm。該工藝參數(shù)下得到的金屬鎳層通過退火燒結(jié)后與襯底硅形成良好的鎳硅合金，同時(shí)鎳層充當(dāng)了良好的種子層

3、和阻擋層。對電池柵線粘附力和串阻等影響很大。
　　3通過分組對比的研究方法，對光誘導(dǎo)電鍍銅的最佳厚度進(jìn)行了研究，最后得出了最優(yōu)的光誘導(dǎo)電鍍銅的厚度為15μm左右。柵線總厚度約為20μm，寬度約為40μm，具有很好的高寬比。極大的降低了柵線對電池遮光面積，提高了電池的開路電壓和串聯(lián)電阻，同時(shí)一定程度的降低了電池的串聯(lián)電阻，提高了電池的轉(zhuǎn)換效率。
　　4首次通過使用PECVD制備SiNxOy三層膜的方法，減少了電鍍過程中過鍍現(xiàn)象

4、的發(fā)生，同時(shí)SiNxOy三層膜還增強(qiáng)了對硅襯底的鈍化效果，提高了電池的轉(zhuǎn)換效率。
　　5通過金相顯微鏡的觀測，對不同激光功率下的開槽寬度進(jìn)行了測量和對比，結(jié)合不同激光功率對硅片的損傷以及柵線的連續(xù)性情況，確定了開槽激光的最佳功率約為5-6W之間，此時(shí)開槽寬度和深度都是最優(yōu)的，對硅片的損傷也較小，柵線的斷柵情況較少。
　　6簡單的對電鍍柵線的高寬比與普通絲印柵線的高寬比進(jìn)行了比較，電鍍柵線的高寬比AR=0.39，遠(yuǎn)大于絲印柵線