N型晶體硅太陽電池的產業化
摘 要：本文介紹了寧波杉杉尤利卡太陽能科技發展有限公司利用絲網印刷工藝，制造出的N型晶體硅太陽電池的光電轉換效率達到了16.5%，實現了N型晶體硅太陽電池的規模生產及組件安裝。解決了生產N型晶體硅太陽電池規模生產中的轉換效率、可焊接性和電極牢固度等難題。
關鍵詞：N型晶體硅太陽電池、鋁背發射結、絲網印刷
0 引 言
目前，國內各太陽能光伏企業生產的晶體硅太陽電池都是P型硅太陽電池。全球而言，能夠實現N型太陽電池批量生產的公司為數很少。P型硅太陽電池是一種非常成熟的晶體硅太陽電池，其批量生產的光電轉換效率在15%～17%。由于近幾年來，歐美等發達國家對可再生能源尤其是太陽能資源的重視，國際太陽能市場逐年擴大，而且發展速度非�？臁Ｎ覈奶柲芄夥聵I的發展如雨后春筍，在最近幾年也發展非常之快。目前，國內涉及太陽能光伏的企業已超過百家，而且發展勢頭還在不斷擴大。太陽能市場火爆了，因此，對原材料的需求也在加速，硅片的價格增長也很快。目前，一片125規格的單晶硅片在55元左右，相當于幾年前的兩倍多。因此，市面上的P型硅材料非常緊缺。在這種形勢下，研究并生產N型晶體硅太陽電池意義非常重大。寧波杉杉尤利卡太陽能科技發展有限公司在研制和規模生產N型晶體硅太陽電池方面已經取得了實質性的進展。
1、電池制備
在寧波杉杉尤利卡公司P型單晶硅太陽電池生產線上進行了帶有頂表面場的絲網印刷鋁背發射結N型單晶硅太陽電池的生產。
電池制備采用的基體材料為：電阻率2-4Ω·cm，晶向（100），摻磷N型單晶硅片，厚度為310µm，少子壽命大于10µs(未經表面處理)。
N型硅片清洗制絨 |
擴散形成頂表面場（FSF）N+/N高低結[1] |
等離子刻邊 |
去磷硅玻璃層 |
PECVD法在頂面（N+/N）上淀積氮化硅膜 |
去除硅片背面磷擴散層 |
絲網印刷背面全覆蓋鋁漿 |
高溫燒結形成PN結 |
印刷電極、燒結 |
帶有頂表面場（FSF）的絲網印刷鋁背發射結N型單晶硅太陽電池的結構示意圖見圖1
圖1 絲網印刷鋁背發射結頂表面場N型單晶硅太陽電池 |
此方法能夠實現N型太陽電池的規模生產，且利潤空間相對P型電池要大，杉杉尤利卡公司解決了影響N型太陽電池的規模生產的幾個關鍵問題：光電轉換效率的均勻性和穩定性問題以及電極可焊性和牢固度等問題。
2、電池測試
該方法制備的N型太陽電池開路電壓達到625mV，電流密度33mA/cm2,填充因子達到80%。
絲網印刷鋁背發射結頂表面場N型單晶硅太陽電池在標準測試條件下（AM1.5, 100mW/cm2, 25℃）的測試結果見表1。以下數據是從1萬片中隨機抽測的部分數據。
表1 絲網印刷鋁背發射結N型單晶硅太陽電池電性能測試結果
NO
| Voc(mV)
| Isc(mA)
| Vm(mV)
| Im(mA)
| Pm(W)
| Rs(Ω)
| Rsh(Ω)
| FF(%)
| N%
|
1
| 623.1
| 3372.5
| 524.8
| 3243.9
| 1.70
| 0.019
| 3.93
| 81.0
| 16.12%
|
2
| 619.6
| 3281.4
| 522.1
| 3123.1
| 1.63
| 0.019
| 23.88
| 80.2
| 15.44%
|
3
| 622.9
| 3325.1
| 524.0
| 3193.2
| 1.67
| 0.019
| 6.62
| 80.8
| 15.85% |
作者：黃岳文等 來源： 責任編輯：admin
