多晶硅太陽(yáng)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(duì)太陽(yáng)能電池電性能的影響，通過嚴(yán)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(jìn)行生產(chǎn)，并通過SEM表征及反射率的測(cè)試分析研究不同腐蝕量對(duì)絨面形成的影響，結(jié)果表明，低的減重克數(shù)對(duì)制絨后絨面反射率及表面腐蝕坑均有優(yōu)勢(shì)。

關(guān)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(hào)：TM914 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）11-0068-01

1 引言

太陽(yáng)能是最重要的清潔可再生能源，預(yù)計(jì)2040年太陽(yáng)能總裝機(jī)容量將占全球發(fā)電量的15%～20%[1]。大規(guī)模利用太陽(yáng)能發(fā)電的關(guān)鍵是制備成本低、高效率的太陽(yáng)能電池。目前國(guó)際市場(chǎng)上98%以上的光伏電池均為多晶硅太陽(yáng)能電池[2]。普通平面硅片對(duì)太陽(yáng)光具有一定的反射（400～1000nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)反射率為30%～40%），因此在太陽(yáng)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(duì)光進(jìn)行多次反射，提高太陽(yáng)光在硅片表面的吸收效率，增加短路電流；（2）延長(zhǎng)光在硅片中的光程，增加對(duì)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(duì)光生載流子的收集率；（4）少子壽命的延長(zhǎng)可改善太陽(yáng)能電池的長(zhǎng)波光譜響應(yīng)（紅光響應(yīng)）。本文主要是鑒于多晶硅片切割技術(shù)越來(lái)越進(jìn)步，硅片表面損傷層越來(lái)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(shí)驗(yàn)過程

本實(shí)驗(yàn)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(lái)控制硅片腐蝕速度，達(dá)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(shí)驗(yàn)計(jì)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(yàn)組）；配合濕法刻蝕高腐蝕量工藝進(jìn)行，其他工序使用相同設(shè)備和工藝生產(chǎn)，以保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

3 結(jié)果與討論，制絨不同腐蝕量嚴(yán)格對(duì)比

3.1 電性能對(duì)比

制絨工序，一組采用產(chǎn)線正常工藝進(jìn)行生產(chǎn)測(cè)試實(shí)驗(yàn)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(cè)試實(shí)驗(yàn)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(cè)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(lái)判斷絨面情況；同時(shí)通過光譜響應(yīng)測(cè)試儀對(duì)制絨后及鍍膜后硅片進(jìn)行反射率測(cè)試，這兩項(xiàng)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(shí)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(shí)，絨面均勻，但腐蝕坑較淺；在3.1-3.2μm時(shí)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(cè)試顯示腐蝕量高相對(duì)應(yīng)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(cè)試顯示低腐蝕量在短波和長(zhǎng)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(yǔ)

通過對(duì)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(shí)為了防止腐蝕深度減小導(dǎo)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(yáng)能電池裝換效率得到更好的提升。此次實(shí)驗(yàn)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(xiàn)

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

[2]徐華華，沈輝，梁宗存.太陽(yáng)能級(jí)多晶硅生產(chǎn)與發(fā)展概況[J].材料導(dǎo)報(bào)，2008，22（9）：86.