多晶矽電池無網結網版印刷工藝匹配性研究

北極星太陽能光伏網訊:摘要:通過實驗優化擴散方阻、選擇適當正銀漿料以最佳匹配無網結網版，達到提高多晶矽太陽能電池的光電轉換效率。結果表明:適當提高擴散方阻、採用特定漿料結合無網結網版能夠提高副柵線的高寬比，減少受光面積，進一步提高多晶矽太陽能電池的光電轉換效率。

太陽能是清潔能源，是人類取之不盡的可再生能源。太陽能光伏是近年來最受關注的研究領域。光伏行業中，永恆的主題是提高晶矽太陽能電池的光電轉換效率和降低其生產成本。近年來，單一依靠常規工藝進一步提高太陽能晶矽電池效率變得愈加困難。普通網版印刷柵線線性均勻性差，同時在目前追求細柵的大背景下，已達到極致。無網結網版太陽能電池技術在現有生產設備和工藝的基礎上可快速實現效率提升和成本降低。其印刷的細柵能夠減少遮光損失，進一步優化副柵線的高寬比，因而廣受關注［1］。

目前常規多晶矽太陽能電池工藝流程為:矽片檢測、清洗制絨、擴散制結、去磷矽玻璃、鍍減反射膜、絲網印刷。絲網印刷正電極是與電池PN結兩端形成緊密歐姆接觸的導電材料。電池工藝中擴散工序製作的PN結是太陽能電池的心臟，它決定了太陽能電池PN結的結深、表面雜質濃度等參數，方阻高低會直接影響電池的性能，導致電池低效率比例增加［2］。漿料需具有較好的流變性、過墨性和塑性，同時漿料根據網版設計維持較好的溼重水平，以避免細柵印刷的節點發生。由於無網結網版柵線更細，無網結技術對擴散方阻的要求更高，同時對漿料的導電能力與銀漿外擴提出了更高的要求。

本文主要研究擴散方阻、正銀漿料與無網結網版匹配性。考察擴散方阻與無網結網版的最佳匹配值，探究最適正銀漿料，以達到提高多晶矽太陽能電池轉換效率的目的。

1實驗

1．1實驗輔材及設備

本實驗採用多晶P型矽片尺寸為156．75mm×156．75mm，厚度為(200±20)μm，電阻率為1～3Ω˙cm。實驗採用常規的太陽能電池生產線工藝製備多晶矽電池片。即C－Tex清洗制絨去除矽片表面的機械損傷層，並在其表面進行凹凸面處理，增加光的折射次數;擴散採用進口CT擴散爐，以液態POCl3作為擴散P源，採用背靠背擴散方式，在矽片表面形成PN結，即在晶體內部實現P型和N型半導體的接觸;去磷矽玻璃的目的是為了去除矽片表面形成的磷矽玻璃。採用CT管式PECVD爐在矽片表面形成氮化矽減反射膜，同時摻雜H元素，使缺陷減少，還可以保護矽片。絲網印刷是將含有金屬的導電漿料透過絲網網孔壓印在晶矽太陽能電池兩面形成電路或電極。

方阻測試儀:四探針方阻儀(GP4－TEST)測量擴散後的方阻值;

光學顯微鏡:測量絲網印刷後矽片的柵線寬度;

太陽能電池檢測儀(BEＲGEＲLichttechnik):測量晶矽太陽能電池的電學性能;

EL測試機:測試電池片質量。

1．2實驗方法

實驗一:在生產前對原矽片進行分選，實驗分為3組，每組400片，分別進行實驗工藝和正常生產工藝。實驗工藝調整擴散推進溫度，改變擴散方阻值，生產工藝則不改變工藝溫度。為避免因爐管差異而導致電性能存在差異，3組實驗片均使用同一爐管，其他工藝不變。對擴散工藝生產出來的半成品電池片進行方阻測試。在絲網印刷採用無網結網版後，考察方阻與無網結網版匹配性對電性能參數的影響。

實驗二:在生產前對原矽片進行分選，實驗分為3組，每組400片;分別採用不同正銀漿料，實驗A組使用帝科正銀漿料，實驗B組使用杜邦正銀漿料，實驗C組使用晶銀正銀實驗漿料，其他工藝不變。在絲網印刷採用無網結網版後，考察正銀漿料與無網結網版匹配性對電性能參數的影響。

2實驗結果與討論

2．1擴散方阻與無網結網版的匹配性研究

為了保證在絲網印刷時有良好的歐姆接觸，通過優化發射極方阻，降低發射極層的載流子複合，極大地提升多晶矽太陽能電池的電性能［3］。本實驗採用無網結網版，改變PN結深度，考察擴散方阻與無網結網版匹配性及對電性能的影響。實驗結果如表1所示。從表1中可以看出，方阻在100Ω範圍內，效率最高。方阻升高，開路電壓與短路電流有明顯的上升趨勢，串聯電阻相應增大，導致填充因子降低，主要與表面複合速率和摻雜濃度有關。方阻太高或太低，PN結呈高斯分布，適當減小PN結深度，增大電池方阻的方式來減小複合和死層，進一步提高表面少子的存活率，達到提高多晶矽電池轉換效率［4］。PN結越深，方阻越低，在表面吸收的光子越多，短波響應變差，和絲網印刷的銀漿形成歐姆接觸時越不容易形成肖特基漏電［5］。

對兩組實驗電學參數中的轉化效率(Ncell)和短路電流(Isc)進行散點圖分析，見圖1。由圖1可以看出，實驗工藝高效率段所佔比例明顯比正常工藝要高，且效率偏低比例較正常工藝比也明顯減少。隨著方阻值的升高，在矽片表面摻雜濃度下降，進一步提高表面少子壽命。方阻值繼續增大至106Ω時，矽和電極形成的歐姆接觸變差導致效率出現下降趨勢。高方阻的短路電流Isc整體都比正常工藝要高，以9．00mA為界，方阻為100Ω和106Ω短路電流Isc偏低的比例明顯要少，這是由於高方阻製得的PN結淺，表面複合下降，優化其短波響應，更容易和燒結有好的匹配性。

2．2正銀漿料與無網結網版的匹配性研究

在生產運行過程中，網版與漿料的匹配最終會影響電池的電性能及印刷性能。漿料的均勻性越好，減少銀漿外擴，柵線越細，遮光越少，對流平性要求越高，工藝管控要求越高，虛印、斷柵也容易發生［6］。採用不同正銀漿料配合無網結網版測得電性能參數見表2。由表2可以看出，無網結網版結合杜邦漿料，效率為18．80%，結合晶銀漿料，效率為18．81%，遠遠高於無網結網版+帝科漿料。由於無網結的交叉結構，加上漿料流變性的制約，在印刷時會出現高低起伏。數據主要體現在填充因子FF明顯提高，而晶銀漿料需具有較好的流平性、過墨性和塑性，利於柵線的塑形，柵線越細，遮光面積越小，轉換效率越高。

三種不同漿料印刷後的電池片在EL測試儀下測試，EL圖像見圖2。可以看出:無網結+晶銀印刷的電池片無斷柵虛印，無網結網版+杜邦則會有兩三根輕微的斷柵虛印，無網結網版+帝科有比較嚴重的斷柵虛印。因此印刷性能:晶銀≥杜邦≥帝科。

3結語

本文主要研究了不同擴散方阻及正銀漿料與無網結網版的匹配性。實驗結果顯示，採用無網結網版印刷後，電池副柵線高度較高，可以增加受光面積，提高多晶矽太陽能電池的轉換效率。方阻較高或較低均不利於提效，方阻在100Ω時，在絲網印刷的銀漿形成歐姆接觸時，效率達到最佳，較生產組90Ω提高0．04%。同時比較帝科、杜邦、晶銀三家正銀漿料，結果顯示，杜邦與晶銀對提效非常明顯，但是在印刷性能上晶銀優於杜邦漿料。採用晶銀正銀漿料，增加透墨性，流平性較好，在提高電池轉換效率的同時印刷性能最佳。

北極星太陽能光伏網聲明：此資訊系轉載自北極星電力網合作媒體或網際網路其它網站，北極星太陽能光伏網登載此文出於傳遞更多信息之目的，並不意味著贊同其觀點或證實其描述。文章內容僅供參考。