优化背接触式光伏电池

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1、优化背接触式PV电池/模块设计的新方法摘要:本文介绍了一种用于优化背接触c-Si太阳能电池和模块设计的新方法，该方法业已展现了性能上的优势，而且还将能够更加容易地针对未来的要求，更大和更薄的电池、更容易地实现生产工具产能的扩大等进行调整。本文介绍了一种用于优化背接触c-Si太阳能电池和模块设计的新方法，该方法业已展现了性能上的优势，而且还将能够更加容易地针对未来的要求，更大和更薄的电池、更容易地实现生产工具产能的扩大等进行调整。　　晶体硅（c-Si）太阳能电池和模块是光伏（PV）产业的基础，说它是推进PV产业发展的动力也未尝不可。从直觉上判

2、断，也许晶体硅并不是预期的适合于光伏能量转换的理想材料。它具有一个间接带隙，这意味着它的光吸收能力相对较弱，因而需要采用厚（现今通常＞140μm）基板来实现上佳的效率水平。由于此类基板的成本较高，因此促使人们大规模开展面向PV的薄膜半导体和其他材料系统的研发活动。　　然而，由于晶体硅也许是目前最为人所了解的PV工艺材料了，可以从电子行业借鉴大量的技术成果，从而导致c-Si作为一种PV材料的领先地位和独特优势。结果是：晶体生成法被业界所广泛接受，而且掺杂物、杂质、晶体缺陷、吸气和钝化的作用和影响也都比较为世人所熟悉。同样，有关硅加工的知识和信

3、息也非常丰富。例如：用于掺杂、退火、化学和物理汽相淀积、蚀刻、图形化和接触等众多生产工艺已可使用并日臻完善，包括形成了一个庞大的供应商群体。此外，晶体硅PV产品还凭借其可靠性和耐用性以及出众的能量转换效率而赢得了极佳的口碑。　　此外，晶体硅PV在连续降低成本方面创造了记录，而且，凭借其较高的效率，它将在这个规模庞大且技术多样化的产业中保持自身在市场上的强势地位。在2007年销售的PV产品当中，大约89%采用的都是晶体硅材料。正如本文下面重点阐述的那样，由于能够分享电子行业的大量技术成果，因而为运用晶体硅来实现新颖的太阳能技术改进提供了新一轮

4、的发展良机。　　传统设计与基于技术架构的设计的比较　　当今的大多数cSi产品采用的是一种传统设计，30年前首度开发cSiPV电池和模块的工程师们对于这种设计是很熟悉的。在本文中，“传统”指的是在前表面、丝网印刷的Ag网格上具有一个n型扩散区，并在后表面上具有一个铝合金背面电场和触点的独立、p型硅晶圆片。前网格（frontgrid）具有一个众所周知的性能折衷，即需要在“减小串联电阻”和“降低光遮蔽损耗”两者之间进行权衡。总起来说，前网格的光学损耗和阻性损耗＞8%。　　有一点也许不太为人所了解，那就是存在于前表面和后表面上的触点会对模块工艺产生

5、影响，导致性能和成本指标均有所下降。传统的太阳能电池“串”利用焊接加工来实现“电串联”，并使用特殊工具（串接机）与Cu6排线串接起来。然而，这种带状线的截面积是有限度的——较粗的线过于坚硬，而细、宽的带状线将遮蔽过多的光。最终结果是：互连线电阻损耗有可能导致性能再下降4%。串焊工艺（stringingprocess）本身在几何结构上是“非平面”的，难以实现自动化，因而限制了每个工具的生产率。另外，该工艺也很难和薄型电池一起使用，原因是最后制成的电池串联线很脆，极易损坏。　　尽管传统c-SiPV技术在性能和成本方面将进一步改进，但为了获得实质

6、性的改善，它将需要对电池和模块的基本架构做出改变。产品的更新换代免不了采用精细复杂的技术，且常常涉及到技术架构，元件、标准和接口均借助技术架构来协调，以实现最佳的系统性能。　　背接触电池（Back-contactcell）运用了一种新型晶体硅光伏架构，该架构在电池、模块、甚至系统级上都提供了优势。而且，第一代c-SiPV技术利用的是电子行业的半导体加工能力，而下一代的c-Si技术则将利用来自电子封装领域的相关原理和工艺。　　电池/模块设计的架构法　　架构法可同时解决电池和模块设计中的性能、可制造性和可扩缩性问题。这里的“可扩缩性”指的是调整

7、基板（大小或厚度）、模块尺寸和功能以及制造规模（每个工具的生产率）的能力。最终的结果是：新型架构应能够更加容易地满足未来市场的要求。　　电子封装行业提供了一种能够更加容易地针对性能和成本来做相应调整的架构实例。最初的做法是将细导线焊接至半导体裸片上。这种工艺是连续的，且面向低效率的芯片设计，因为必需将所有的外部连接线都排布至半导体裸片的边缘。倒装片技术将键合点分布在整个半导体裸片上。这些键合点被涂覆了一种焊料，然后通过一个匹配电路把裸片排列成行，这样裸片在再流焊中将在所有的键合点上同时实现电连接。通过改变半导体裸片的基础几何结构以更好地与最

8、终产品（封装电子元件）相匹配，倒装片工艺提供了性能、成本和尺寸扩缩方面的优势。　　传统太阳能电池的性能和制造局限性源自其采用的前面网格几何结构。背接触电池提供了一种旨在优化电池和