烧结法制备n型硅太阳能电池pn结的工艺研究

摘要

n型单晶硅太阳能电池具有体少子寿命高、无光致衰减等优点，是未来低成本、高效率晶硅电池的发展方向之一。pn结是硅太阳能电池的核心，其制备及优化技术不仅决定了电池的最终转换效率，也是降低电池生产成本的关键。铝烧结法制备Pn结具有与传统p型硅太阳能电池生产线兼容和低成本的优势，应用潜力大，但目前铝烧:结法制备Pn结的工艺实用性欠佳，有待进一步开发。
　　本文在介绍铝烧结法制备pn结的工艺原理和分析影响pn结质量的烧结条件的基础上，采用平衡合金过程，以氮气为烧结气氛，制定了不同烧结峰值温度和不同降温速率的烧结工艺方案，进行了烧结法制备pn结的工艺实验，同时还进行了不同铝层制备方法和硅片不同表面状况的工艺对比实验，得到了系列实验样品。利用导电类型测试仪、方块电阻测试仪、共聚焦显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪和少子寿命测试仪等测试手段表征了实验样品，重点分析了降温速率和峰值温度对所制备的Pn结的影响。主要结果如下：
　　常规丝网印刷工艺制备的pn结结面平整性较差，实用性不足。使用蒸发镀膜工艺及化学抛光后的电池片可以获得更为平整的Pn结；采用相同降温速率，烧结峰值温度越高，P型层越厚，掺杂浓度越高，体少子寿命先增大后减小，在830-880℃时可恢复到600μs以上。综合分析，烧结峰值温度建议控制在830-880℃；采用相同峰值温度，降温速率越快，p型层厚度越薄、结构越趋向多晶，体少子寿命呈现下降趋势，掺杂浓度先增加后降低，降温速率高于30℃/min时，掺杂浓度可达到1018cm-3以上。综合考虑生产效率及pn结质量，建议将降温速率控制在30-50℃/min的范围内。基于以上分析结果，总结出了铝背结n型太阳能电池制备的初步工艺参数。

目录

声明

1. 绪论

1.1. 研究背景

1.2. n-Si太阳能电池pn结制备工艺

1.3. 铝背结太阳能电池工艺发展状况

1.4. 本文的主要工作

2. 烧结法制备太阳能电池pn结工艺分析

2.1. 铝背结太阳能电池制作工艺

2.2. 烧结法制备pn结工艺原理

2.3. 影响制备pn结的烧结条件

2.4. 本章小结

3. 烧结工艺实验

3.1. pn结参数对电池电学特性的影响

3.2. 实验方案与步骤

3.3. 实验设备

3.4. 本章小结

4. 实验结果分析

4.1. 不同制膜方法及不同硅片表面的实验结果分析

4.2. 烧结峰值温度的影响

4.3. 烧结降温速率的影响

4.4. n型太阳能电池试制与表征

4.5. 本章小结

5. 总结

致谢

参考文献