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摘要:通过对比普通正银网版和无网结网版的电性能及印刷性，以达到提高多晶硅太阳能电池的光电转换效率。通过实验结果表明:采用无网结网版能够提高栅线的高宽比，减少受光面积，与普通网版相比，多晶硅太阳能电池的光电转换效率可提高0．1%左右。 光伏行业中，提高多晶硅太阳能电池的光电转换效率和降低其生产成本是永恒的主题，目前市场上销售的多晶硅太阳能电池产品的转换效率远没有达到极限。近年来，太阳能多晶硅电池单纯依靠常规工艺提升效率变得愈加困难。采用无网结网版印刷细栅太阳能多晶硅电池技术广受关注，一方面可以减少遮光损失，另一方面可以进一步优化副栅线的高宽比，在现有生产设备和工艺的基础上可快速实现效率提升和成本降低［1］。2012年合众创能发明了独有的无网结网版结构，拥有无网结网版技术的核心专利，开创了超细栅线印刷技术的新纪元［2］。多家厂商专为无网结网版技术定制开发的全新系列产品，旨在充分发挥无网结网版的技术优势，在超细的副栅线开口下印刷，可以使副栅线形成最佳的高宽比，从而实现约0．1%的效率提升。目前无网结网版技术是最易实现30μm以下细线印刷，也是银浆和设备最易匹配的技术路线［3］。可以预见，随着浆料和网版技术的进一步发展，无网结印刷技术成为提高多晶硅太阳能电池效率和降低成本的新一代解决方案［4］。本文主要研究无网结网版对多晶硅太阳能电池的电性能及印刷性能的影响。 1 实验 本实验采用多晶P型硅片尺寸为156．75mm×156．75mm，电阻率1～3Ω·cm，厚度为(200±20)μm。实验采用常规的多晶硅太阳能电池生产线工艺制备多晶硅电池片。即C－Tex清洗制绒去除表面损伤层，并制备良好绒面;使用进口CT扩散炉，以液态POCl3作为扩散磷源，采用背靠背扩散方式，在硅片表面形成PN结，即在晶体内部实现P型和N型半导体的接触;ＲCT湿法切边、去PSG设备的目的是为了去除硅片表面形成的磷硅玻璃。PECVD采用CT管式炉能够有效镀氮化硅薄膜，减少入射光在硅表面的反射，增加折射率，同时掺入H元素，降低缺陷，进一步保护硅片。丝网印刷是将含有金属的导电浆料透过丝网网孔压印在晶硅太阳能电池两面形成电路或电极。所有实验均采用同一湿法设备，扩散同管、PECVD同机台，丝网同一条轨印刷。实验工艺流程如图1。 扩散后的硅片用四探针测试仪测试方块电阻。烧结后的硅片用光学显微镜和激光共聚焦显微镜测量栅线高度、宽度及表面形貌;用电子天平测量湿重;Berger测试分选机测量晶硅太阳能电池的电学性能。采用EL测试机测试电池片质量。 2 实验结果与讨论 在工艺条件相同的条件下，更换不同正电极网版测试电性能及印刷性能。两种网版印刷电池的电性能参数如表1，可以看出，采用无网结网版印刷的多晶硅电池转换效率明显高于普通正银网版，效率高出0．11%，主要体现在短路电流Isc高40mA。这是由于无网结网版印刷正银栅线时，提高栅线高宽比，优化线性，有利于减小金属导电的电阻，同时大大降低遮光面积，促使光生载流子数量增加，进而提高短路电流。另一方面由于无网结网版栅线更细，无网结网版对浆料的导电能力与银浆外扩提出了更高的要求，使得电池片短路电流得到较大提升。因此无网结网版有利于提高多晶硅太阳能电池的光电转换效率。 对两组实验电学参数中的转化效率(Ncell)和短路电流(Isc)进行散点图分析(图2)。由图2可以看出，普通正银网版印刷的电池片转换效率在18．6%附近波动，而无网结在18．7%附近波动。图3显示短路电流Isc的散点图，经对比发现:无网结网版印刷的电池片整体偏高，最小值在8．9mA左右，而普通网版的电流分散值偏低，其中低值较多。因此无网结优势很明显。 印刷烧结后电池片在显微镜下测得线宽数据如表2。测得无网结网版线宽均值为33．9μm，比产线普通正银网版窄6μm左右。这是由于无网结网版设计线宽比传统网版低，印刷后烧结线宽比传统网版约低20%，高度约提升15%，高宽比提升25%左右［5］，这样无网结网版的副栅线具有更优异的高宽比。 不同网版印刷后电池片的形貌如图4所示。可以看出无网结网版印刷的栅线更细更高，即高宽比值明显大于普通正银网版。这样可以大大减少遮光面积，增加光生载流子数量，进而提高短路电流。 印刷性能方面:普通网版与无网结网版印刷良好，均无断栅虚印现象。 3 结论 本文研究了采用普通正银网版与无网结网版印刷多晶硅太阳能电池的不同电学性能，实验结果证明无网结网版对提高电池转换效率的贡献很大。结果显示，采用无网结网版印刷后电池副栅线高度较高，传输电阻就会降低，副栅线的宽度较窄，可以增加受光面积，提高多晶硅太阳能电池的转换效率。 来源：煤杂志 |
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