毕业论文——铝背发射极n型太阳电池结构与工艺研究

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1、中山大学硕士学位论文铝背发射极n型太阳电池结构与工艺研究87摘要n型晶体硅具有体少子寿命高、无光致衰减等优点，非常适合制作高效低成本太阳电池。为了充分发挥n型晶体硅材料性能上的优势，本文对铝背发射极n型太阳电池结构及其制作工艺进行研究。通过对去背结、扩散和烧结等关键工艺进行优化，结合精细印刷和电镀技术制作银电极，在面积为148.6cm2，体电阻率为3Ωcm的n型Cz硅上制作出效率达16.4%的铝背发射极n型太阳电池。本论文共分成五章：第一章是引言，主要对n型晶体硅太阳电池的最新研究进展进行综述。在三种基本结构中，铝背发射极太阳电池由于结构和

2、工艺都相对简单，因此具有良好的产业化前景。如何采用大规模生产技术制作高转化效率的铝背发射极n型太阳电池是其面临的主要问题。第二章对n型硅片体少子寿命的测试进行研究。通过PC1D模拟发现，体少子寿命对铝背发射极n型太阳电池性能具有很大影响。因此，准确测量n型硅片体少子寿命具有重要意义。为了消除表面复合对测试结果的影响，对不同表面钝化方案进行了比较。实验发现，在各种钝化方式中，10g/L碘酒的表面钝化效果最好，但其钝化性能随钝化时间增长而变差。利用碘酒进行表面钝化，采用μ-PCD方法测量的n型Cz硅有效少子寿命超过400μs。第三章对铝背发射极

3、太阳电池的背表面边缘漏电及去背结工艺进行研究。通过I-V测试和红外热像分析发现，背表面边缘漏电对铝背发射极太阳电池性能的影响极大。采用HF和NaOH溶液去除背表面n+层可以彻底消除背表面边缘漏电的问题。但是，酸、碱长时间浸泡会导致电池前表面性能恶化。通过实验，确定优化的去背结方案为5%HF浸泡30s，85℃，20%wtNaOH浸泡30s。第四章对铝背发射极太阳电池的扩散和烧结工艺进行研究。扩散、烧结是形成电池前表面场及背表面p-n结的关键工序，其工艺条件对电池性能有重要影响。对扩散工艺的研究发现，降低前表面扩散浓度可以明显提高短路电流和开路

4、电压，但是前表面掺杂浓度过低会导致串联电阻明显增加，并导致电池性能下降。对烧结工艺的研究发现，背表面形貌对烧结效果有明显影响，背表面为抛光状态时，电池开路电压比背表面为绒面时高。相同的背87表面状态下，烧结温度越高，网带速度越慢，电池的开路电压越高。此外，烧结温度过高会导致电池串联电阻增大，最优的烧结温度在880～900℃范围内。第五章利用优化后的工艺制作铝背发射极太阳电池。采用高方阻浆料，结合精细印刷及电镀技术制作前电极，成功在低表面掺杂浓度（60Ω/□）的n型Cz硅片上制作出低串联电阻的铝背发射极n型太阳电池，该电池面积为148.6cm

5、2，转换效率达16.4%。关键词：n型太阳电池，铝发射极，背发射极87AbstractDuetoitslongminoritycarrierlifetimeandabsenceoflightinduceddegradation,n-typecrystallinesiliconisregardedasapromisingmaterialforcost-effectivesolarcells.Inordertodevelopthematerialadvantagesofn-typecrystallinesilicon,structureandf

6、abricationprocessesofaluminum-alloyedrearemittern-typesolarcellsarestudiedinthisthesis.Keyprocessessuchasrearetching,diffusionandco-firingareoptimized.Combiningwithfine-lineprintingandplatingtechniques,efficiencyupto16.4%isachievedonanAl-alloyedrearemittern-typesolarcell,w

7、hichisfabricatedon3Ωcm,148.6cm2n-typeCzsiliconwafer.Thisthesisincludesfivechapters:Inchapter1,recentdevelopmentsinn-typecrystallinesiliconsolarcellsarereviewed.Thankstotheirsimplestructureandfabricationprocesses,Al-alloyedrearemittersolarcellshavegoodprospectofindustrializ

8、ation.Themainissueishowtoproducehigh-efficiencyAl-alloyedrearemittersolarcellsbymassprodu