不同方阻对高电阻率太阳能电池片电性能的影响_SOLARZOOM光储亿家
设为首页收藏本站联系我们
| | | | | | | | |
不同方阻对高电阻率太阳能电池片电性能的影响
  • 2015-04-03 09:48:42
  • 浏览:19008
  • 来自:SOLARZOOM光伏亿家

摘要:主要研究了不同方阻对高电阻率太阳能电池片电性能的影响,高电阻率电池片其短路电流(Isc)、开路电压(Uoc)会随着扩散方阻的增大呈线性增长,填充因子(FF) 会随着扩散方阻的增大呈线性减少,而光电转换效率(Eta)会随着扩散方阻的增大先平缓增长至峰值后迅速下降。

关键词:高电阻率太阳能电池片、扩散方阻、电性能

中图分类号:TM914.4+1             文献标识码:A

0 引言

太阳能电池是一个巨大的半导体二极管,以半导体材料为基础进行能量转换。目前,光伏行业中硅太阳能电池还是占主导位置。

太阳能电池普遍使用硅晶体做基体,通常是将圆柱形的单晶硅棒切割成片,所以硅片的质量在很大程度上决定了太阳能电池的性能。

人们从石英砂中用碳还原的方法制得工业硅,但此时的工业硅纯度不是很高,其中还含有铁、铝、钙、镁等很多金属杂质;然后,再提纯去除这些金属杂质,还原沉积出来高纯的多晶硅;而多晶硅的纯度并没有达到太阳能电池所要求的硅片的纯度,所以还需进一步提纯制得单晶硅。

目前大多使用直拉法制造的单晶硅,在石英坩埚中将多晶硅加热熔化,加入掺杂剂,用一小块籽晶从熔融硅拉出圆柱形的单晶硅。由于掺杂的浓度不同,单晶硅的电阻率也会不同。硅片的电阻率的范围相当宽泛,可针对于太阳能电池来说,电阻率较低的硅片能得到较高的开路电压和光电转换效率,高电阻率硅片制成的太阳能电池的开路电压较低,进而导致填充因子下降,所以转换效率很低[1、2]。

近几年,我国的硅片生产技术已经有了相当大的进步,但是还是不能精确地控制硅片的电阻率值,只能将硅片的电阻率控制在一定范围内,所以对于部分高电阻率的硅片,需要人们更加了解它们的性能进而提高其光电转换效率[3-5]。

1 实验

本文选取电阻率在3.5-4.5Ω·cm范围内的高电阻率的单晶硅片210片,规格为156mm×156mm,厚度为200μm。首先在210片硅片表面利用碱腐蚀制备绒面结构,即在硅表面利用硅的各向异性腐蚀制得千千万万个小金字塔,形成陷光,增加光的吸收,提高电池的短路电流和转换效率。清洗后进行制p-n结,也就是在硅片表面掺杂与硅片基体杂质导电类型不同的杂质层。目前,硅太阳能电池常用的方法在高温下在P型硅中掺杂Ⅴ族杂质或在n型硅中掺杂Ⅲ族

杂质,由于高温作用杂质元素通过热扩散运动进入基体,而杂质的浓度和p-n结的深度因杂质的元素种类、初始浓度和扩散温度而异。这种扩散的分布方式对电池的电性能影响很大,因工艺不同,扩散分布方式也不同。而在扩散环节,将210片硅片分成7组,这7组分别进行扩散,最后这7组制得的方阻分别为70Ω、75Ω、80Ω、85Ω、90Ω、100Ω、105Ω。然后分别除去背结,再通过化学气相沉积法制减反射膜。最后用丝网印刷的方法印刷电极并烧结成片。

取这7组不同方阻的电池片进行电性能检测,并分别收集电性能数据。

2 液态源扩散原理

现在,在太阳能电池中普遍使用的扩散工艺是三氯氧磷液态源扩散,液态磷源扩散有空位扩散、替位填隙两种机制。三氯氧磷是无色透明的液体,具有强烈刺激性气味,有毒性,熔点是2℃,沸点是107℃,在潮湿空气中会发烟,极容易挥发,容易水解。所以,对于三氯氧磷的使用要特别注意源瓶的密封性[56]。

三氯氧磷在高温下分解成五氯化磷和五氧化二磷,生成的五氧化二磷又进一步与硅反应生成二氧化硅和磷,三氯氧磷热分解时,如果没有外来的氧气参与,其分解时不充分的,生成的五氯化磷不易分解,并且对硅有腐蚀作用,破坏硅片表面,但外加氧气 的话,五氯化磷会进一步分解生成五氧化二磷和氯气,生成的五氧化二磷又进一步与硅反应生成二氧化硅和磷,所以在磷扩散时,为了促进三氯氧磷充分分解而避免五氯化磷对硅片表面的腐蚀,必须在通氮气的同时通氧气,有充足的氧气时,三氯氧磷热分解生成五氧化二磷和氯气,三氯氧磷分解产生的五氧化二磷沉积在硅片表面,五氧化二磷与硅反应成二氧化硅和磷,并在硅片表面形成一层磷硅玻璃,然后磷在向硅中扩散[7、8]。

三氯氧磷液态源的扩散装置如图1所示。

不同方阻对高电阻率太阳能电池片电性能的影响

3 结果与分析

用来表征太阳能电池的输出特性的参数是短路电流Isc、开路电压Uoc以及填充因子FF。太阳能电池的固有电阻率在一定程度上影响了其输出特性。

实验结果表明:对于高电阻率的太阳能电池片,其输出特性短路电流Isc和开路电压Uoc会随着方阻的增长呈线性增长趋势,如图2、3所示;填充因子FF会随着方阻的增加呈缓慢下降趋势,如图4所示;而转换效率Eta随着方阻的增加,开始是平缓增长,直至达到峰值后迅速降低,如图5所示。(本文作者:晶澳太阳能有限公司,王惠)

不同方阻对高电阻率太阳能电池片电性能的影响

[参考文献]

[1] 沈洲。高方块电阻发射区单晶硅太阳电池的制备与性能的研究[D].南京航空航天大学学报,2011.

[2] 贾琰,王振交,严慧敏等。电阻率对N型单晶硅电池电性能影响的研究[J].硅酸盐通报,2014(08)。

[3] 周春兰,王文静,李海玲等。用电学参数表征晶体硅太阳电池特性[J].光学精密工程。2008(07)。

[4] 郑建邦,任驹,郭文阁等。太阳电池内部电阻对其输出特性的仿真[J].太阳能学报,2006(02)。

[5] 刘长青,钟水库,张纪波。太阳能电池输出特性的研究[J].广西物理,2007(01)。

[6] 沈洲,沈鸿烈,马跃等。 高方块电阻发射区单晶硅太阳电池的性能优化[J].微纳电子技术,2011(02)。

[7] 李荣鹏,吴伟,马钟权等。扩散方阻对多晶硅太阳能电池效率的影响[J].上海大学学报,2012(03)。

[8]A.Bentzen,E.S.Marstein,R.Kopecek,A.Holt.Phosphorus diffusion and gettering in multi-crystalline silicon solar cell processing[J]. 19th European Photovoltaic Solar Energy Conference . 2004

【责任编辑:starryjuan】
投稿、咨询、爆料——电话:(021)50315221-812,邮箱:edit@solarzoom.com,QQ:2880163182
Solarzoom网友 2015-05-05 15:42:06
我更想知道高方阻(100 以上)下 Rsh 和 Rs 的情形。 高方阻意味着浅结。 并且扩散不均的情形会越严重。于是烧结时很容易这里焦了那里生的。 于是 Rs & Rsh 一定不好。 所以 FF 也不好。 我们可以看到 Voc & Isc 和 FF 是压了葫芦起了瓢。 现在下结论还太早。 高方阻不见得做不好 而是要做好 FF. 重点在到底是 Rs 还是 Rsh 不好导致 FF 不好? 我猜是 Rsh!

查看全部评论(1)

匿名发表

微信公众号:
Solarzoom光伏太阳能网
微博公众号:
SOLARZOOM光伏太阳能网
  • 一天
  • 一周
  • 一月
  • 每日资讯
  • 光伏杂志
  • 专题
  • 每日光伏市场参考
马上订阅
印度商工部反倾销局(DGAD)正式公告,将对中国大陆、台湾、马来西亚等地进口的太阳能电池展开反倾销调查。同时,欧盟对中国大陆的
联系我们:021-50315221 服务邮箱:10000@solarzoom.com