單晶硅太陽能電池鋁背場的特性研究.pdf

1、單晶硅太陽電池鋁背場的歐姆接觸影響其輸出特性，采用新的工藝技術(shù)降低電池的串聯(lián)電阻勢在必行。隨著電池襯底厚度變得越來越薄，傳統(tǒng)的絲網(wǎng)印刷工藝使鋁背場難以繼續(xù)發(fā)揮其優(yōu)勢，探索硅片特征參量與鋁背場特性之間的內(nèi)在聯(lián)系也顯得十分必要。
　　 本文首先采用直流磁控濺射和絲網(wǎng)印刷技術(shù)分別在半成品單晶硅電池的背面濺射鋁膜和印刷鋁漿料，然后對其進(jìn)行快速熱處理，制備出了電池的鋁背場。研究發(fā)現(xiàn)：當(dāng)濺射鋁膜厚度為3μm左右時，經(jīng)800℃快速熱退火處理后

2、，鋁背場的表面方塊電阻已經(jīng)和工業(yè)上現(xiàn)在常用的絲網(wǎng)印刷和燒結(jié)工藝制備出的鋁背場的相當(dāng)。相對傳統(tǒng)的絲網(wǎng)印刷工藝，濺射鋁膜經(jīng)800℃快速熱處理后，鋁晶粒更大，更加均勻緊密且表面平整，有利于進(jìn)一步降低鋁背場歐姆接觸電阻以及提高對中長波太陽能的吸收。濺射工藝制備出的鋁背場接觸電阻隨退火溫度升高呈下降趨勢且濺射工藝的接觸電阻比印刷工藝更小。當(dāng)退火溫度不小于800℃時，濺射工藝的接觸電阻基本趨于穩(wěn)定，而印刷工藝制備的鋁背場歐姆接觸電阻在900℃處理后

3、接觸電阻反而升高。
　　 為進(jìn)一步研究電池鋁背場的特性，在模擬軟件PC1D中建立了n＋pp＋單晶硅太陽能電池的物理模型，仿真并系統(tǒng)地研究了單晶硅電池襯底厚度、摻雜濃度和少子壽命以及鋁背場的摻雜濃度分布梯度、厚度及其平均摻雜濃度等參數(shù)跟鋁背場特性之間的內(nèi)在聯(lián)系。仿真結(jié)果表明，硅襯底厚度對n＋pp＋電池輸出特性的影響與襯底少子的擴(kuò)散長度相關(guān)。當(dāng)襯底厚度跟其少子擴(kuò)散長度相當(dāng)時，隨著襯底厚度的減薄，鋁背場對提高太陽能電池輸出特性的作用越

4、來越強(qiáng)。當(dāng)少子擴(kuò)散長度與襯底厚度的比值為2.5～3時，具有鋁背場結(jié)構(gòu)的單晶硅電池可獲得最佳的輸出特性。當(dāng)p型硅襯底的摻雜濃度在5×1015～1×1017cm－3范圍變化時（對應(yīng)電阻率為0.2～3Ω·cm），具有鋁背場結(jié)構(gòu)的單晶硅電池能獲得良好的輸出特性。具有鋁背場結(jié)構(gòu)電池的輸出特性幾乎不依賴于鋁背場摻雜濃度分布梯度，鋁背場在一定程度上幾乎屏蔽了電池背表面復(fù)合速度對其輸出特性的影響。當(dāng)鋁背場中的平均摻雜濃度超過6.56×1018cm－3后