【摘 要】提出了一种基于现有的P型单晶硅太阳能电池生产线实现N型单晶硅太阳能电池生产的技术方法，硅片在预清洗和表面织构化处理后，通过改善铝合金层来达到提升效率，实现批量化生产。分析了这种电池结构的原理以及铝合金层对N型晶体硅太阳能电池性能的影响，因此这是一种新型基于现有P型晶体硅太阳能电池生产线实现批量化N型单晶硅太阳能电池生产的技术方法。 【关键词】N型单晶硅；制绒；反型层；烧结 0 引言 能源是国家经济和社会发展的基础，目前广泛使用的石油、煤炭、天然气等传统化石能源面临严峻的挑战。不断变暖的全球气候、恶化的人类生态环境、常规能源资源短缺并造成环境污染的形势下。我国的《中华人民共和国可再生能源法》已经从立法角度推进可再生能源的开发和利用，这是解决我国能源与环境、实现可持续发展的重要战略决策。 在小水电、太阳能、风能、潮汐、地热、生物质能等可再生能源中，不论从资源的数量、分布的普遍性，还是从清洁性、技术的可靠成熟性来说，太阳能都具有更大的优越性，所以太阳能光伏发电得到了世界各国政府的重视和支持。在技术进步的推动和逐步完善的法律法规的政策驱动下，最近10年光伏产业进入快速发展期。光伏发电已成为可再生能源利用的首要方式，而晶体硅太阳电池一直占据着光伏市场的最大份额。 针对国内都是基于P型晶体硅电池的生产线，本文撰写的技术方法是通过变化电池的PN结构，提升铝合金层的性能，在原有的P型晶体硅电池生产线实现N型晶体硅电池批量生产。节约了制造成本，得到了比较好的效果。 1 理论分析 丝网印刷铝浆在N型晶体硅衬底上是一种简单有效的形成P-N结的一种方式，代替了在高温炉管中的硼扩散，正因为如此，所以我们对铝的掺杂层进行了分析研究。我们对比了快速和慢速升降温对铝合金层的影响，在传统的NPP+结构中，合金层的非连续性对Voc有15mv的影响，但是对于NP结构电池，这种非连续性的影响讨论很少，我们可以通过改善这种非连续性提升电池的转换效率。P型和N型晶体硅电池的原理结构如图1所示[1]。 图1 P型晶体硅电池结构和N型晶体硅电池结构 这里是一个简单的晶体硅太阳能电池的模拟电路，如图2所示，其中Rs为串联电阻，Rsh为并联电阻，I01为体复合和表面复合漏电流，I02为PN结和边缘复合漏电流，IL为光致电流。其余部分是由于铝合金层的非连续性导致的电阻和二极管效应。 图2 晶体硅太阳能电池等效电路图 2 试验 本文用N型单晶硅125mm硅片，制绒工艺采用碱制绒，在硅片表面形成道金字塔形织构，扩散工艺采用POC13液态源扩散，用稀氢氟酸和硝酸混合液除去磷硅玻璃和进行背刻蚀后，用PECVD沉积氮化硅减反射膜，然后全部进行丝网印刷电极和铝浆，烧结成NP型结构太阳能电池[2]。 我们丝网印刷铝浆的厚度在20～30微米，根据不同铝浆的特性以及固含量有所区别，使用的是DESPATCH的9温区的网带式烧结炉，设置温度的最高值为980℃。我们通过不同的试验条件可以观察NP结构晶体硅电池的反型层的非连续性[3]，如图3所示。 图3 N型电池背部结的非连续性 图4 第二组数据I-V模拟图 电性能参数数据如下： 第一组数据（带速160）：温度为820时，Voc为382mv、Isc为3.96A、FF为52，转换效率为13.2%；温度为840时，Voc为412mv、Isc为3.77A、FF为55，转换效率为13.8%；温度为860时，Voc为598mv、Isc为4.82A、FF为65，转换效率为15.6%；温度为880时，Voc为602mv、Isc为4.34A、FF为52，转换效率为14.5%；温度为900时，Voc为611mv、Isc为3.65A、FF为55，转换效率为13.6%； 第二组数据（带速250）：温度为820时，Voc为602mv、Isc为4.83A、FF为55，转换效率为13.2%；温度为840时，Voc为608mv、Isc为4.96A、FF为58，转换效率为14%；温度为860时，Voc为626mv、Isc为5.32A、FF为76，转换效率为17.8%；温度为880时，Voc为628mv、Isc为5.08A、FF为55，转换效率为14.6%；温度为900时，Voc为632mv、Isc为4.67A、FF为58，转换效率为13.7%； 对第二组数据采样进行模拟图分析如图4所示。 从数据分析得知，Voc不仅取决于PN结的一致性，而且也取决于结的深度。过高或者过低的温度都会影响Isc和FF[4]。 3 结论 通过我们的试验和在生产线的实践证明，普通的P型晶体硅太阳能电池生产线，在不增加设备和改变产线设置的情况下，通过调整烧结温度保证铝反型层的一致性和深浅，得到转换效率为17.8%的N型晶体硅太阳能电池的转换效率，能满足工业化生产的需求，实现批量生产。 |
