屈莹不同电阻率太阳能电池制作工艺探索及电性能研究PPT课件

1、不同电阻率太阳能电池制作工艺探索及电性能研究不同电阻率太阳能电池制作工艺探索及电性能研究 报告人：屈报告人：屈 莹莹第1页/共21页报告内容简报告内容简介介 引言 不同电阻率单晶硅片工艺探索实验及讨论 不同电阻率单晶电池片衰减研究 结论第2页/共21页引言引言 对于硅材料，所有的非硅元素都是杂质 。 电阻率的测试比较简单，用简单的四探针即可完成，因此，电阻率的大小通常被用做检验掺杂量多少的标准。 第3页/共21页 硼（B）杂质在硅中的分凝系数K0 1，由于杂质在熔化和凝固过程中会发生分凝效应，固相中的杂质浓度分布情况：头部低尾部高，杂质向尾部聚集，因此，单晶硅棒从头端到尾端，其电阻率有明显的变

2、化规律，常规的掺硼P型硅棒越接近尾端其电阻率值越小。 在工业生产中，将电阻率不符合段切除重新回炉，因此，研究不同电阻率电池片的性能也是节约拉晶成本的一个方面。第4页/共21页 据不完全统计，市场上无论P型、N型还是P/N型，均有较明细的电阻率分类。 P型 6.0N型0.56.06.0P/N0.26.0 国内外大量采用的P型衬底电阻率为0.5-3cm硅片，制作电池片效率可达 17.8%，而也会出现电阻率为3-6cm硅片，其转化效率相对较低。而电阻率6.0 cm和10四类硅片的相关性能，并将其制作电池，对其电池性能以及衰减性能的变化趋势进行了分析。 第5页/共21页 不同电阻率单晶硅片工艺探索实验

3、及不同电阻率单晶硅片工艺探索实验及讨论讨论1、选材、选材硅片尺寸125125厚度18020um硅片型号 P型 测试设备四探针将其按照将其按照0.5-3cm、3-6cm、6-10cm和和10cm进行分类进行分类第6页/共21页电阻率离散分布图电阻率离散分布图 随着电阻率的增大其硅片片内及片间电阻率均匀性变差，尤其是10cm硅片最为明显。第7页/共21页0.5-3cm 10cm测试：测试：WT-2000 硅片：未处理硅片：未处理 2、少子寿命测试、少子寿命测试原片原片少子寿命分布少子寿命分布对比对比图图相同点：1、其硅片边缘少子偏小，这与晶棒切片前的处理有关，边缘的缺陷较多导致。2、两者少子寿命平

4、均值均在1.5us左右，没有明显的差别。这是因为硅片在进行少子寿命测量时没有进行任何钝化处理，受到表面符合而导致的，因此，测得的硅片有效寿命较低。不同点：高电阻率硅片其少子呈同心圆状，而低电阻率硅片没有明显的图形，但均匀性相对较好。第8页/共21页晶体生长的热对流形式晶体生长的热对流形式拉制晶棒的过程中，由于硅沿着坩拉制晶棒的过程中，由于硅沿着坩埚壁上升，在对流无规则和不稳定埚壁上升，在对流无规则和不稳定时，溶液表现为间歇的释放热量时，溶液表现为间歇的释放热量（卷流），而卷流影响了晶锭径向（卷流），而卷流影响了晶锭径向杂质分布的均匀性。杂质分布的均匀性。第9页/共21页碱制绒碱制绒 扩散等离子

5、刻蚀等离子刻蚀PSGPECVD丝网印刷3、电池制作、电池制作烧结测试烧结测试选取不同电阻率四类硅片采用正常扩散工艺，配合生产烧结工艺，得出电性能变化趋势选取0.5-3 cm和3-6 cm两组硅片，进行调试对比第10页/共21页 在扩散前四种电阻在扩散前四种电阻率的硅片其少子寿命没率的硅片其少子寿命没有明显的变化，但在扩有明显的变化，但在扩散后散后，p-n结的形成有利结的形成有利于基区电子的扩散，因于基区电子的扩散，因此此其少子寿命有明显的其少子寿命有明显的上升。上升。扩散后少子寿命变化趋势扩散后少子寿命变化趋势 扩散后少子比较扩散后少子比较随着电阻率的升高其扩散后少子寿命增加幅度呈上升趋势。

6、10cm电阻率硅片增加的幅度最大，基本在20us以上。这与掺杂浓度有关，电阻率越大，掺杂含量越少，其杂质浓度越低，复合降低，提升了体少子寿命。 /us第11页/共21页相同相同扩散工艺扩散工艺扩散后方块电阻扩散后方块电阻/（/）up 10up 10cm50/4950/4950/4950/4949/4949/4949/4849/4848/4748/476-106-10cm47/4647/4648/4748/4746/4746/4747/4747/4748/4748/473-63-6cm47/4547/4548/4748/4747/4547/4547/4647/4646/4546/450.5-30

7、.5-3cm45/4445/4446/4646/4645/4545/4545/4445/4445/4545/45 扩散后方块电阻比较扩散后方块电阻比较 用相同的扩散工艺扩散后，用四探针测试其扩散后方块电阻发现：随着用相同的扩散工艺扩散后，用四探针测试其扩散后方块电阻发现：随着电阻率的增加，其扩散后的方阻有增大的趋势电阻率的增加，其扩散后的方阻有增大的趋势相同扩散工艺下，不同电阻率硅片方阻比较相同扩散工艺下，不同电阻率硅片方阻比较第12页/共21页 随着电阻率的随着电阻率的增加，最大输出功增加，最大输出功率有下降的趋势；率有下降的趋势；其填充因子呈下降其填充因子呈下降趋势。趋势。 开路电压和短开

8、路电压和短路电流呈现相反的路电流呈现相反的变化趋势。变化趋势。相同烧结条件下，电性能参数随电阻率的变化趋势相同烧结条件下，电性能参数随电阻率的变化趋势第13页/共21页40-45/烧结条件烧结条件转化效率转化效率0.5-30.5-3cm高温烧结高温烧结17.66%17.66%3-63-6cm17.34%17.34%0.32%0.32%45-5045-50/烧结条件烧结条件转化效率转化效率0.5-30.5-3cm正常工艺烧结正常工艺烧结17.61%17.61%3-63-6cm17.50%17.50%0.11%0.11%50-5550-55/烧结条件烧结条件转化效率转化效率0.5-30.5-3cm

9、低温烧结低温烧结17.73%17.73%3-63-6cm17.66%17.66%0.07%0.07% 选择电阻率为选择电阻率为0.5-3cm和电阻率为和电阻率为3-6cm硅片，调硅片，调节其扩散方阻及烧结条件，对节其扩散方阻及烧结条件，对比其转换效率变化发现，在高比其转换效率变化发现，在高方阻的条件下，其两者转化效方阻的条件下，其两者转化效率差别最小，因此，对于稍高率差别最小，因此，对于稍高电阻率硅片而言，高方阻工艺电阻率硅片而言，高方阻工艺与其匹配性较好。与其匹配性较好。不同方阻、不同烧结工艺条件下，转化效率比较不同方阻、不同烧结工艺条件下，转化效率比较第14页/共21页不同电阻率单晶电池片

10、衰减研究不同电阻率单晶电池片衰减研究不同掺杂硅材料体少子寿命的光衰减行为不同掺杂硅材料体少子寿命的光衰减行为1、衰减机理第15页/共21页掺硼Cz-Si 中影响光衰减的缺陷中心的反应可能为: B5O（少子寿命高）（少子寿命高）lightannealing BO5（少子寿命低）（少子寿命低）第16页/共21页电阻率为电阻率为1 cm掺硼硅太阳电池的光衰减行为掺硼硅太阳电池的光衰减行为第17页/共21页最大输出功率光衰减量对比最大输出功率光衰减量对比2、衰减对比电阻率分别为： 0.5-3cm 3-6 cm6-10 cm10 cm Eff=17%数量：数量：8片片衰减：衰减：4h与文献结论相符合与文献结论相符合第18页/共21页结论 通过实验对比分析可以看出，0.5-3电阻率为太阳能电池制作最佳电阻率范围，并且其片间与片内的电阻率分布集中，说明晶体生长杂质均匀性很容易控制。但其电池光照下衰减相对较大； 扩散方阻在50-55/ 时，高电阻率与低电阻率电池片电性能相差最小，时，高电阻率与低电阻率电池片电性能相差最小，并且随着