多晶硅太阳电池表面织构及背腐蚀先进工艺的研究

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高效率和低成本的一直是太阳电池研究的热点。增强太阳电池表面对入射光的吸收有利于提高太阳电池的转换效率,太阳电池都会在其表面采取一定的措施降低入射光的反射率。本文先以HF—HNO3体系为基础,利用各向同性湿法化学腐蚀方法制备出了多晶硅片绒面,然后尝试采用激光技术制备反射率更低的表面织构,最后通过背腐蚀技术优化多晶硅太阳电池生产工艺。为产业化生产多晶硅太阳电池给出了理论和工艺参考。 本论文共有五个章节,分别对多晶硅表面织构和背腐蚀技术进行论述。 第一章:综述了当前晶体硅太阳电池的发展状况,介绍了商业化晶体硅太阳电池制造技术的最新进展,并对各种制备工艺做出评价和展望。 第二章:介绍了利用各向同性腐蚀法制备多晶硅绒面的研究结果,主要采用酸腐蚀制绒,并利用SEM和Hitachi U—4100分光光度计分析了化学腐蚀后多晶硅片表面形貌和陷光效果。随着反应时间的增加,表面形貌从微裂纹状变为气泡状,反射率是一个先降后升的过程,其中微裂纹状织构的反射率比气泡状的低。通过优化各种参数,获得了腐蚀速度平缓,表面形貌介于微裂纹与气泡状之间,能与目前太阳电池后续工艺相适应的多晶硅绒面制作工艺。 第三章:介绍了利用激光制备多晶硅表面织构的研究结果。主要采用激光在硅片表面刻蚀,然后利用化学方法去除残余和损伤,制得各向同性的表面形貌。通过SEM,Hitachi U—4100分光光度计和Semilab WT2000少子寿命仪分析了表面织构化后的表面形貌,反射率和少子寿命。通过调节激光和化学腐蚀参数得到很好的陷光结构,激光点阵比平行刻槽的表面织构有更低的反射率,但其清洗难度也较大。激光表面织构为多晶硅的减反射处理提供有效的途径,虽然目前还没有被广泛应用,但是随着激光设备和工艺的发展,激光表面织构技术将成为太阳电池工业生产的一种重要手段。 第四章:研究背腐蚀工艺,制备多晶硅太阳电池。背腐蚀与等离子刻蚀分离P—N结工艺相比,太阳电池参数有所提高,主要表现在开路电压Voc和短路电流Isc。虽然填充因子FF不如等离子刻蚀的,但其平均效率可达到15.81%,比等离子刻蚀制备的太阳电池高0.2%左右。背腐蚀分离P—N结适用于大规模自动化生产,而且是制备背点接触高效电池的必须手段,因此背腐蚀分离P—N结工艺是未来发展的趋势。 第五章:对未来太阳电池工艺发展的趋势进行展望。
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