CTO专栏|高效太阳能电池的明星---PERC

倪志春 来源:太阳能发电网 编辑:admin CTO高效太阳能电池PERC
随着市场端对高功率的需要不断扩大,PERC电池各工序配套设备、辅料供应商和硅片质量的不断提升,以及电池和组件工艺的不断进步,PERC电池成为各大电池厂家产线升级和扩产新线的首选


 
图4. PERC电池生产工艺流程(图片来源Taiyang News 2017)


对于PERC电池背面钝化膜的选择,主要有氧化硅(SiOx)——1999年赵建华博士、王艾华博士通过背面采用氧化硅钝化实现了25.0%的效率;氮氧化硅(SiONx)——早期Solar Word以及现在的爱旭、润阳等;氧化铝(AlOx)——现在主流厂家都采用氧化铝和氮化硅叠层膜的背钝化膜结构。
氧化铝和氮化硅叠层膜叠层结构作为P型PERC背面钝化膜的优势,主要体现在三个方面。
氧化铝具有较高的固定负电荷密度Q>10E13/cm3,可以得到优异的场钝化效果;氮化硅膜富含氢原子,可以在热处理过程中对表面和体内的缺陷进行化学钝化;氧化铝薄膜带隙6.4eV,折射率1.65左右,可以提供较好的背面光学反射功能。
氧化铝的厚度根据沉积方式的不同,厚度也不一样,一般分为PECVD模式(主要厂家是Meyer Burger,Centrotherm和国内某司)控制在20-25nm,ALD模式(主要厂家有Solay Tec、Levitech、NCD、Ideal Energy、Lead Micro等)控制在3-9nm。厚度的不同导致使用关键化学品TMA耗量的不同,如图5所示。
同时为了避免后续金属化烧结过程铝浆对钝化膜的破坏,再要额外沉积一层100-150nm厚度的氮化硅,一方面可以保护氧化铝钝化膜,另外还可以提升背面减反效果。

 
图5. PECVD和ALD不同模式TMA的耗量(数据来源Taiyang News 2017)

PERC电池制作另一关键工序是激光开窗,通过激光热熔方法把背面需要形成铝硅合金接触的区域上面的氧化铝和氮化硅叠层膜热熔掉,然后在金属化烧结过程中让铝浆和此区域的硅形成铝硅合金的接触。
根据激光种类的划分,分为纳米激光和皮秒激光两种,供应商主要有Innolas、Rofin、3D-Micromac、台湾友晁、武汉帝尔等。
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