晶体硅电池漏电研究

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1、【干货】品体硅电池漏电都有哪些原因?2016-01-26來源：Solarbe作者：李吉，靳迎松，严金梅，王惠，麻增智，赵江雷摘要本文描述了晶体硅太阳能电池片局部漏电现彖，分析了晶体硅硅片及电池生产过程中可能产牛的漏电原因及预防措施。电池生产过程中刻蚀不完全或未刻蚀、点状烧穿和印刷擦片或漏浆等悄况会产牛漏电，严重影响电池片的品质，另外发现Si3N4颗粒、多晶硅晶界等也有町能造成电池片漏电。关键词：漏电流;点状烧穿冋刷擦片;刻蚀不完全太阳能发电由于莫具有环保、高效、节能以及収之不尽、川之不渴等特点，已成为新能源中最受瞩H的能源。太阳能电池是一个U大的半导体

2、二极管，以半导体材料为基础进行能暈转换。H前，光伏行业中品体硅太阳能电池还是占主导位置。品体硅太阳电池主耍分为两种，-•种是将圆柱形的单晶硅棒切割成单晶硅片;一种是通过铸锭方式生成多晶硅片。单晶硅棒和多晶铸锭的质量很人程度上可以影响品体硅电池片的质量。随着品体硅电池利川的日益广泛，品体硅太阳电池局部漏电问题逐渐受到人们的关注与巫视。I大I此晶体硅电池漏电原因的分析与讨论成为晶体硅电池研究的热点Z—o在晶体硅太阳电池生产过程中，部分晶体硅太阳电池难免会因为各种原因导致局部漏电，共至短路。晶体硅片在制作生产过程中导致局部漏电主要原因为1）通过PN结的漏电流

3、;2）沿电池边缘的衣而漏电流;3）金属化处理后沿着微观裂纹或晶界形成的微观通道的漏电流［1］。本文丄要探究了晶体硅电池漏电的原因，并进行具体分析。■晶体硅太阳电池工作原如图1所示，当处于开路的悄况下，当光牛电流和止向电流相等的时候，则由于电子和空穴分别流入N区和P区，使N区的费米能级比P区的费米能级高，在这两个费米能级Z间，巴“结两端将建立起稳能的电势差Voc（P区为止,N区为负）。如果将外电路短路，则外电路中就有与入射光能量成止比的光电流流过，这个电流称作短路电流，只耍光生电流不停止，就会有源源不断的电流通过电路，P・N结起到了一个电源的作用。这就是

4、太阳能电池的丁作原理［2］。o©°ee•o@°eQe®e®•oeeeON区FK馆p区——o图1太阳电池的工作原理Figure1Theworkingprincipleofsolarcells图2是利川P/N结光卞伏特效应做成的理想光屯池的等效屯路图。團2太阳电池等效电路图Figure2Equivalentcircuitofsolarcells图中把光照下的p・n结看作一个理想二极管和垣流源并联，恒流源的电流即为光生电流IL,由于前面和背面的电极和接他，以及材料本身具冇一定的电阻率，基区和顶层都不可避免的要引入附加电阻。流经负载的电流，经过它们时，必然引

5、起损耗。在等效电路中，可将它们的总效果用一个串联电阻RS來表示。由丁•电池边沿的漏电和制作金属化电极时，在电池的微裂纹、划痕等处形成的金属桥漏电等，使一部分本应通过负载的电流短路，这种作用的大小可用一并联电阻RSH来等效。木文主要研究的就是在实际太阳电池生产中的漏电原因［3］。从晶体硅太阳电池生产工艺流程看，以下儿个因素与电池片漏电冇关：1)刻蚀不完全或未刻蚀;2)点状烧穿;3)印刷擦片或漏浆。对上述三方面进行实验研究，在研究过程小发现除了以上三种漏电原因外，还冇Si3N4颗粒、多晶晶界等也会造成电池片漏电［4,5］o1刻蚀不完全或未刻蚀造成的漏电扩散

6、工艺中在硅片的上表面和周边都扩散上了N型结，如果不去除周边的N型结会导致电池片正负极被周边的N型结联接起來，使电池正负极接通，起不到电池的作用了，我们用等离子刻蚀去除太阳能电池的周边结，其腐蚀反应方程为：CF4——C+4F*(1)Si+4F——SiF4*f(2)筹离了体刻蚀是采用高频辉光放电反应，使反应气体激活成活性粒了，如原了或游离基，这些活性粒子扩散到需刻蚀的部位，在那里与被刻蚀材料进行反应，形成挥发性生成物而被去除。如果硅片未刻蚀或刻蚀不完全没有及时发现，并且下传卬刷，将产牛局部漏电的电池片，我们可以通过IR红外热成像仪，判断局部漏电硅片是否刻蚀

7、原因产生的。IR红外热成像仪的工作原理是在连接电池片的正负极时，使电池片上会形成一个电流回路，当有区域漏电时，该区域的电流就会特别大，产生的热量就会比较多，红外成像仪可以根据硅片表面产生的不同热址转换为电信号,进而在显示器上形成热图像，可以对发热的界常区域进行准确的识别。图3刻蚀不完全IR图像Figure3EtchingincompleteIRimage刻蚀不完全或未刻蚀的硅片在IR下表现为电池片边缘发红，如图3所示。刻蚀不完全或未刻蚀的电池片在进行四周打磨后漏电流会减少到2A以下，如表1所示。表1漏电流数据TabletLeakagecurrentda

8、ta漏电剂A未刻蚀11.211.612.211.711.612.0打磨四周后1.01.11.1