晶体硅太阳电池表面金属化工艺及性能研究

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1、晶体硅太阳电池表面金属化工艺及性能研究专业：材料物理与化学硕士生：李军勇导师：沈辉教授摘要金属化工艺是晶体硅太阳电池制备过程中最为关键的工艺之一。目前晶体硅太阳电池使用最为广泛的金属化工艺包含前、背电极及背表面场的丝网印刷和烧结工艺。研究金属化工艺参数，电极形成机理以及电池性能参数对提高金属化工艺应用水平具有重要的意义。本文的主要研究内容和结果如下：(1)研究了烧结工艺和不同浆料对太阳电池输出性能的影响。采用物理提纯法硅片制作太阳电池，基于特定浆料和方块电阻值，并通过改变烧结最高温度和网带速率(

2、频率)来优化烧结工艺，得到最佳的烧结温度870。C和网带频率42Hz。采用PCID软件对不同的硅基底和前表面掺杂浓度进行模拟计算，前表面掺杂浓度越低，开路电压Voc、短路电流Isc、填充因子FF、转换效率Eta数值越高，而对于硅基底掺杂浓度升高变化，除Isc单调递减之外，其它各参数都是先递增后递减。针对两种不同Ag浆料，分别在不同方块电阻的硅片上制备太阳电池，比较分析了各组太阳电池的输出性能参数，短路电流随方阻值升高而升高。B2浆料在高方阻硅片上具有更优异的适应性，在47．9Q／口方阻上转换效率

3、达到最高。经工艺优化后，转换效率继续提高了o．26％。(2)前电极的Ag．Si接触形成机理以及电流传输机制目前还没有得到很好的解释。本文利用SEM和EDS分析技术对前电极烧结工艺以及Ag—Si接触的形成机理进行了分析，提出了四种Ag．Si界面的接触形式，并根据不同的界面接触形式，提出了两步隧道效应和多步隧道效应电流传输机制是最主要的电流传输方式。(3)本文对太阳电池中产生旁路结的原因及机理进行了分析，仿真模拟了旁路结线性部分和非线性部分对太阳电池开路电压的影响。当并联电阻大于1Q时对开路电压的影

4、响开始变小，当耗尽区复合饱和电流小于IO-7A时对开路电压的影响可以忽略。利用Suns-Voc技术可以测量太阳电池的理想因子以及漏电流大小，从而判断旁路结的情况，测试结果与模拟结果相吻合。采用红外热成像系统观察太阳电池旁路结，可检测到明显的旁路结漏电区域，通过切除太阳电池局部微小旁路结漏电部分，开路电压和转换效率可得到明显提升，电池并联电阻与开路电压关系的测试结果与模拟结果一致。关键词：丝网印刷烧结旁路结量子效率Suns-Voc2AnalysisoftheSurfaceMetallization

5、ProcessandPerformanceofCrystallineSiliconSolarCellsMajor：MatrialsPhysicsandChemistryName：LiJunyongSupervisor：ProfessorShenHuiABS’I’RAC’l’Metallizationisoneofthemostcrucialtechnologiesinthemanufacturingprocessofcrystallinesiliconsolarcell．Currently,th

6、emostpopularmetallizationprocessincludesthescreen-printingandsinteringofthefront／backelectrodesandbacksurfacefield．Itisasignificantworktostudytheparanaetersofthemetallization,formationmechanismoftheelectrodeandtheeffecttotheperformanceofthesolarcell．

7、Thethesisincludesthecontent嬲following：(1)weinvestigatetheeffectofsinteringprocessanddifferentAgpastestotheopen-circuitvoltage．Usingthesiliconwaferspurifiedbyphysicstechnique，weoptiIIlizethesinterprocessbyadjustingthehighesttemperatureandthetransferve

8、locitytomanufacturesolarcells，weobtaintheoptimaltemperatureat870*(2and42Hzfrequencyforthetransfervelocity．TheeffectofdopantconcentrationtotheperformanceofsolarcellisalsostudiedbyPC1D．weconcludethatthehighersheetresistanceissuitableformanufacturinghig