背钝化太阳电池背面钝化膜与金属化技术的匹配研究

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1、技术产品与工程背钝化太阳电池背面钝化膜与金属化技术的匹配研究1,22221,21,221■葛剑陆红艳乔琦席曦陈丽萍钱洪强陈如龙李果华(1.江南大学；2.尚德电力控股有限公司)摘要：随着高效太阳电池研发的不断推进，优质的表面钝化已成为高转换效率太阳电池不可或缺的组成部分。本文通过对背面金属化过程铝浆对钝化膜侵蚀作用的分析，匹配背面钝化膜对金属化过程的侵蚀抵御能力，确定了钝化膜折射率的范围，结合背面钝化效果的研究，进一步确定了钝化膜折射率的目标值。关键词：晶体硅；太阳电池；背钝化；钝化膜；金属化0引言高少子寿命；另外钝化膜中的固定电荷

2、能使半导半导体器件问世以来，表面问题一直是重要体表面反型或堆积，形成表面结，阻止少数载流的研究课题。任何一种实用的半导体都有其表子流向表面，减小表面复合的损失，从而提高表面，晶格在表面突然中止，在表面最外层的每面光生载流子的收集率。对于多晶硅，因存在较个硅原子将有未配对的电子，即有未饱和键，高的晶界、点缺陷(空位、填隙原子，金属杂质、氧、这个键称作悬挂键，与之对应的电子能态称为氮及它们的复合物)，对材料体内缺陷的钝化也[1]表面态。这些表面态是半导体硅表面禁带中一十分重要，可通过表面钝化的后续处理工艺(如[3]些分立的或连续的电子

3、能态(即能级)，对外界退火、H钝化)来实现。目前业界较为通用的气氛极度敏感。表面态是有效的复合中心，能与背面钝化方式为SiOx或AlOx与SiNx的叠层结构。光生少数载流子发生复合，即表面复合。表面复背面钝化结构在高效电池开发中获得越来越合降低了p-n结对少数载流子的收集率，从而严广泛的应用，业界也在不断探索将此技术转向大[2]重影响半导体的特性。具有浅结特性的太阳电规模生产的途径。考虑到成本与性价比的因素，池，表面问题尤为重要，表面特性不仅影响电池在钝化膜选择性开窗的基础上，使用成本较低的的稳定性，而且表面载流子的复合会极大影响

4、电专用铝浆进行背面金属化是大规模量产背钝化电池的电流、电压和效率。池较适合的工艺路线。随着太阳电池技术的发展，良好的表面钝化背面使用铝浆进行金属化的挑战在于铝浆本成为制备高效电池必不可少的条件。人们在SRH身对钝化膜会产生侵蚀作用，背钝化膜的制备工[4]理论基础上发展出了表面钝化理论，该理论指出：艺需与金属化过程相匹配。表面钝化通过饱和半导体表面处的悬挂键，可降本文将针对金属化过程对钝化膜的侵蚀影低界面态密度；同时钝化膜的存在避免了杂质在响，从钝化膜折射率的角度分析钝化膜的抗侵蚀表面层的引入，而形成复合中心，降低了表面活能力。通过

5、实验分析，给出在背面金属化侵蚀环性，以此来降低少数载流子的表面复合速率，提境下较为适合的钝化膜条件。33SOLARENERGY05/2014技术产品与工程1背面钝化膜折射率研究实验电池片电性能测试数据见表1，进一步设计实验确认折射率对于背面钝化膜抗侵蚀佐证了高折射率SiNx膜被铝浆侵蚀后，给电性能力的影响，结合不同折射率电池钝化效果的差能带来的负面影响。异，得出折射率优化区间。表1不同背面折射率抵御铝浆侵蚀的实验结果1.1实验方案及电池片制备流程SiH4∶NH3Voc/VIsc/ANcell/%Irev2/A1)对原始多晶硅片先进

6、行去损伤层处理，以1:3(n=2.08)0.63168.93117.870.3446一定配比的HF与HNO3溶液作为腐蚀溶液，同1:2(n=2.27)0.59438.08215.500.3056时达到清洗硅片表面和形成绒面的目的；在钝化膜被侵蚀的情况下，高折射率实验组2)扩散形成发射极，以POCl3作为磷源进行的开压、电流都出现明显下降。虽然铝硅的接触扩散；更好，填充因子提高，但最终转换效率仍大幅度3)使用湿化学方法进行背面与边缘刻蚀，同降低。所以从抵抗铝浆金属化过程侵蚀的角度，时去除表面磷硅玻璃；低折射率是更好的选择。4)利用P

7、ECVD进行正面SiNx镀膜和背面1.3进一步结合钝化表现确定折射率选择AlOx+SiNx镀膜。基于背钝化电池结构，固定明确SiNx膜与铝浆反应的特性后，需进一AlOx层参数，制备不同折射率SiNx，(SiH4:NH3)步确认后续折射率范围。在不会被铝浆明显侵蚀流量比分别以1:3及1:2两个比例进行实验电池的前提下，SiNx膜折射率选择需对比三大方向：1)片制备；选择较高折射率；2)选择低折射率；3)SiNx采5)测试背面SiNx膜折射率，分别记录高低用双层叠层方式，靠近AlOx界面选用高折射率，折射率数值，以备实验分析；靠近金属

8、化铝浆层面选用低折射率。6)背面使用激光开窗，印刷背钝化用铝浆，首先进行理论模拟，3种方式的反射率情况并进行烧结；如图1所示。7)正面进行电镀工艺处理，完成正面金属化；84838)完成电性能测试，收集各参数数据以供分析。82819)用HCl腐蚀背面