铝背场钝化工艺的研究

摘要

据国际能源机构预测，全世界煤炭只能用220年，石油开采峰值位于2012年，并将在30—60年后消耗尽。而太阳辐射能预计在100亿年里可保持近似恒定的辐射输出，据预测，2050年太阳能将在整个能源结构中占据20％的比例，而到2100年这个比例将达到70％。显然，人类能源结构将在本世纪发生根本的改变，太阳能将成为最重要的能源。为了降低太阳能电池成本，硅片的厚度逐渐减薄。而当少数在流子的扩散长度大于硅片厚度时，电池片上下表面的复合速率对效率的影响显得更加重要。改善表面钝化的质量、降低表面复合速率已经成为提高电池效率的主要手段之一。铝背场能够有效降低电池背表面复合速率，提高转换效率，是商品化晶体硅太阳电池普遍采用的主要背表面钝化结构。针对这一点，本文主要对铝背场钝化质量进行了研究。本文的主要工作和创新之处在于：第一：根据表面复合速率与硅材料有效少子寿命的关系，依据理论公式，通过WT2000 对有效少子寿命的测量，计算了表面复合速率，进而研究铝背场的钝化效果。在实验中，我们独立设计了一特殊结构，即在硅片的上下表面分别制备铝背场，用于计算表面复合速率。并将实验结果与传统的IQE 拟合法作比较，得到理论值与实验值在长波段匹配良好，验证了本论文提出的计算表面复合速率的方法的可靠性。第二：在本实验过程中，还做了一些其他的辅助实验工作，以确保最终结果的正确。例如：首先进行了少子寿命仪WT2000的测试稳定性实验，得到其测试误差小于±2﹪；接着做了浆料和烧结条件实验，通过对比有效少子寿命以及电池的电学特性，得出使用浆料B 在烧结峰值温度为865℃时，测量的有效少子寿命值最大，说明铝背场的钝化效果最好。本文提出的计算表面复合速率的方法相对于传统的IQE 拟合法来说，简单可行，且针对性强，具有一定的优势，且可同IQE拟合分析方法联合使用、互为补充。