通過(guò)調(diào)節(jié)氮化硅減反膜厚度可制備出呈現(xiàn)各種顏色的彩色多晶硅太陽(yáng)電池，但如何獲得良好歐姆接觸及拉脫力的電極是彩色多晶硅太陽(yáng)電池制備的難點(diǎn)。本文通過(guò)在常規(guī)工藝路徑基礎(chǔ)上增加腐蝕開(kāi)槽工藝解決了電極性能問(wèn)題，研究并優(yōu)化了彩色多晶硅太陽(yáng)電池減反膜的光學(xué)性能和電池的電學(xué)性能。該工藝較為簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，適用于規(guī)模生產(chǎn)，電池外觀及可靠性均能滿足市場(chǎng)要求，具備廣闊的應(yīng)用和市場(chǎng)開(kāi)拓潛力。

實(shí)驗(yàn)：樣品制備

實(shí)驗(yàn)采用p 型多晶硅片(156 mm×156 mm)，彩色多晶硅太陽(yáng)電池樣品的制備流程如圖1 所示。所有樣品經(jīng)多晶硅太陽(yáng)電池生產(chǎn)的常規(guī)工藝進(jìn)行制絨、擴(kuò)散、刻蝕后，用板式PECVD 調(diào)節(jié)一次性鍍膜工藝，在硅片正面沉積藍(lán)色、金黃色、紫紅色和綠色的氮化硅減反膜，并通過(guò)腐蝕去除印刷區(qū)域一定厚度的氮化硅減反膜，然后清洗和甩干，再經(jīng)過(guò)印刷燒結(jié)，分別制得藍(lán)色、金黃色、紫紅色、綠色共4 種顏色的彩色多晶硅太陽(yáng)電池。制備完成后，對(duì)樣品進(jìn)行性能測(cè)試，其中藍(lán)色為常規(guī)多晶硅太陽(yáng)電池，將其設(shè)為本文其他彩色多晶硅太陽(yáng)電池性能測(cè)試的對(duì)比組。

在本實(shí)驗(yàn)中，氮化硅減反膜的厚度測(cè)試采用SENTECH SE 400adv 多角度激光橢偏儀；氮化硅減反膜薄膜沉積后樣品的反射率測(cè)試采用R9000-2DMA 全自動(dòng)D8 積分式反射儀；多晶硅太陽(yáng)電池的電性能測(cè)量采用Halm 測(cè)試機(jī)；多晶硅光伏組件的電性能測(cè)試采用PASAN 功率測(cè)試儀。

測(cè)試結(jié)果及分析

減反膜的反射率測(cè)試,沉積4 種顏色的減反膜后，測(cè)試硅片表面的反射率，其變化與差異如圖2 所示；不同顏色減反膜的表面反射率與未鍍膜的表面反射率如表1 所示。

隨著減反膜膜厚的增加，平均反射率也依次增高，金黃色、紫紅色和綠色多晶硅太陽(yáng)電池的反射光在可見(jiàn)光范圍內(nèi)出現(xiàn)波峰和波谷逐漸增多，這與文獻(xiàn)[5] 的測(cè)試結(jié)果基本一致。

減反膜的膜厚測(cè)試

本文是采用印刷前一次性沉積彩色減反膜的方法，由于減反膜較厚，目前行業(yè)市場(chǎng)化的正面電極銀漿無(wú)法穿透氮化硅減反膜而到達(dá)p-n 結(jié)，使正面銀漿與硅基體不能形成良好的歐姆接觸。因此，本文彩色多晶硅太陽(yáng)電池在制備過(guò)程中最重要的工序是腐蝕，即在印刷前需對(duì)特定區(qū)域減反膜進(jìn)行腐蝕處理。腐蝕后氮化硅減反膜的厚度也是至關(guān)重要的參數(shù)，表2 為氮化硅減反膜腐蝕前及腐蝕后腐蝕區(qū)域的膜厚對(duì)比。


從表2 可以看出，腐蝕后的氮化硅減反膜厚度已滿足目前銀漿的穿透能力，通過(guò)燒結(jié)，可以與硅機(jī)體形成良好的接觸，這在下文電池的電性能參數(shù)上也可以體現(xiàn)出來(lái)。

彩色多晶硅太陽(yáng)電池的電性能測(cè)試

表3 是不同顏色多晶硅太陽(yáng)電池的電性能參數(shù)表。從表3 可以看出，當(dāng)折射率不變，隨著膜厚的增加，膜的鈍化效果在增加，Voc 有增加的趨勢(shì)，但不明顯；而Isc 卻明顯降低，這是由于膜厚增加導(dǎo)致反射率增加；同時(shí)膜越厚，膜層的吸光作用也越強(qiáng)[5]。另外，其他顏色的多晶硅太陽(yáng)電池Rs 比藍(lán)色的略有增加，但從電性能數(shù)據(jù)來(lái)看，電極已與硅基體形成了良好的歐姆接觸。

彩色多晶硅光伏組件功率測(cè)試

圖3 為彩色多晶硅光伏組件功率的增益情況。從圖3 中數(shù)據(jù)點(diǎn)可以看出，彩色多晶硅光伏組件都是有正增益的，最高可增益8% 左右。

彩色多晶硅太陽(yáng)電池的正電極拉力測(cè)試

采用350 ℃的電烙鐵對(duì)彩色多晶硅太陽(yáng)電池的正面電極進(jìn)行焊接，并測(cè)試焊接拉力。4 種顏色的多晶硅太陽(yáng)電池的拉力測(cè)試結(jié)果如表4 所示，圖4 為綠色多晶硅太陽(yáng)電池的拉力曲線。



從表4 可以看出，該工藝所制作的彩色多晶硅太陽(yáng)電池的正電極拉力完全符合要求。

2 結(jié)論

本文利用PECVD 一次性沉積彩色減反膜，并通過(guò)腐蝕降低印刷區(qū)域的減反膜厚度，經(jīng)過(guò)印刷燒結(jié)后，制得彩色多晶硅太陽(yáng)電池。

結(jié)論

通過(guò)測(cè)試可知：

1) 沉積的彩色減反膜越厚，表面的反射率越高，吸光效果也越明顯，對(duì)電池電流的影響也越明顯，但對(duì)電壓增益不太明顯；

2) 腐蝕后的減反膜厚度可以使正面電極與硅基體形成較好的歐姆接觸；

3) 電極的焊接拉力完全滿足要求，雖然彩色多晶硅太陽(yáng)電池的效率比傳統(tǒng)藍(lán)色多晶硅太陽(yáng)電池的效率低了很多，但在封裝之后，彩色多晶硅光伏組件的功率有明顯的增益。