多晶硅太陽能電池濕法制絨低腐蝕量研究

石亞芬+李倩+閆英麗+劉新玉

摘 要：本文主要研究制絨采用低腐蝕量工藝對太陽能電池電性能的影響，通過嚴格均分的原硅片，在制絨工序調(diào)整不同的減重工藝，并配合濕法刻蝕背面拋光效果，其他工序采用相同的工藝進行生產(chǎn)，并通過SEM表征及反射率的測試分析研究不同腐蝕量對絨面形成的影響，結(jié)果表明，低的減重克數(shù)對制絨后絨面反射率及表面腐蝕坑均有優(yōu)勢。

關鍵詞：低腐蝕量；背面拋光；電池參數(shù)；多晶硅電池

中圖分類號：TM914 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）11-0068-01

1 引言

太陽能是最重要的清潔可再生能源，預計2040年太陽能總裝機容量將占全球發(fā)電量的15%～20%[1]。大規(guī)模利用太陽能發(fā)電的關鍵是制備成本低、高效率的太陽能電池。目前國際市場上98%以上的光伏電池均為多晶硅太陽能電池[2]。普通平面硅片對太陽光具有一定的反射（400～1000nm波長范圍內(nèi)反射率為30%～40%），因此在太陽能電池的生產(chǎn)工藝中，需要在硅片表面加工出具有減反射效果的微結(jié)構(gòu)（即絨面）以提高轉(zhuǎn)換效率，具體效果包括：（1）對光進行多次反射，提高太陽光在硅片表面的吸收效率，增加短路電流；（2）延長光在硅片中的光程，增加對光生載流子的數(shù)量；（3）曲折的絨面可增加P-N結(jié)面積，增加對光生載流子的收集率；（4）少子壽命的延長可改善太陽能電池的長波光譜響應（紅光響應）。本文主要是鑒于多晶硅片切割技術越來越進步，硅片表面損傷層越來越薄，故在電池生產(chǎn)過程中，制絨工序可嘗試降低減重克數(shù)，減小腐蝕深度，降低表面反射率增加光的吸收，從而提升效率。

2 實驗過程

本實驗選用P型多晶156mm*156mm硅片，制絨前均分兩組片源，每批500片，選取穩(wěn)定的制絨線，通過調(diào)整腐蝕速度及藥液溫度來控制硅片腐蝕速度，達到不同的硅片減重克數(shù)；由于制絨減重較少，以防背面損傷層去除不干凈，濕法刻蝕配合高腐蝕量使背面有更好的拋光效果。實驗計劃制絨腐蝕量將控制在3.4-3.6μm（正常生產(chǎn)）和3.0-3.2μm（試驗組）；配合濕法刻蝕高腐蝕量工藝進行，其他工序使用相同設備和工藝生產(chǎn)，以保證試驗數(shù)據(jù)的準確性。

3 結(jié)果與討論，制絨不同腐蝕量嚴格對比

3.1 電性能對比

制絨工序，一組采用產(chǎn)線正常工藝進行生產(chǎn)測試實驗前后腐蝕量在3.40-3.45μm之間，另一組通過調(diào)整優(yōu)化工藝降低減重克數(shù)測試實驗前后低腐蝕量在3.05-3.15μm之間，濕法刻蝕配合正常工藝生產(chǎn)，具體電性能參數(shù)如表1。

3.2 制絨后SEM表征及反射率測試

制絨后選取不同腐蝕量的硅片，通過掃描電鏡觀察容貌的微觀結(jié)構(gòu)，來判斷絨面情況；同時通過光譜響應測試儀對制絨后及鍍膜后硅片進行反射率測試，這兩項均是表征多晶硅片制絨效果的重要參數(shù)。

3.3 表征和數(shù)據(jù)分析

（1）從SEM表征結(jié)果分析，腐蝕量在2.8-3.0μm時從表面有類似清洗不干凈的損傷層，并且絨面均勻性較差；腐蝕量在3.48-3.6μm時，絨面均勻，但腐蝕坑較淺；在3.1-3.2μm時絨面均勻性好，并且絨面為較深較窄的深坑。（2）制絨后反射率測試顯示腐蝕量高相對應的反射率也要高，在300nm-1100nm波段范圍內(nèi)，腐蝕量低的硅片反射率都較低；鍍膜后反射率測試顯示低腐蝕量在短波和長波處反射率都要比高腐蝕量的硅片低。（3）電性能方面，由于腐蝕量低，表面腐蝕坑較為均勻，表面反射率降低，最終短路電流提升了25mA，從而提升電池效率0.048%。

4 結(jié)語

通過對制絨工藝的優(yōu)化，降低減重克數(shù)，減小腐蝕深度，從而能夠降低絨面反射率，增加光的吸收，使電池片的短路電流得到有效提升，同時為了防止腐蝕深度減小導致背面損傷層不能完全去除，因此濕法工序配合高腐蝕量高拋光工藝使背面得到很好的拋光效果，最終能使太陽能電池裝換效率得到更好的提升。此次實驗表明，制絨腐蝕量控制在3.2μm左右，濕法刻蝕腐蝕量控制在1.8-1.9μm左右，電池轉(zhuǎn)換效率能夠得到提升。

參考文獻

[1]邢鵬飛，趙培余，郭菁，等.太陽能級多晶硅切割廢料漿的綜合回收[J].材料導報，綜述篇，2011，25（1）：75.

[2]徐華華，沈輝，梁宗存.太陽能級多晶硅生產(chǎn)與發(fā)展概況[J].材料導報，2008，22（9）：86.