單晶硅太陽電池腐蝕液及絨面結(jié)構(gòu)的研究.pdf

1、利用光伏發(fā)電是解決能源問題和環(huán)境問題的重要途徑之一。制備高效率低成本的太陽能電池對于大規(guī)模利用光伏發(fā)電有著十分重要的意義,而通過一定的措施減少太陽電池表面反射率、增強(qiáng)電池表面對入射光的吸收有利于提高太陽電池的轉(zhuǎn)換效率。本文同時(shí)從化學(xué)角度和物理角度考慮對單晶硅太陽電池表面形貌進(jìn)行改進(jìn),提出有機(jī)堿腐蝕液四甲基氫氧化銨(TMAH)制備單晶硅太陽電池絨面以及單晶硅太陽電池中的單面制絨結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。對于TMAH溶液制備單晶硅太陽電池絨面,分別研究了

2、溶液中TMAH濃度及異丙醇(IPA)濃度、反應(yīng)溫度及反應(yīng)時(shí)間對制絨效果的影響。硅片表面的反射率隨TMAH濃度升高為先降后升的變化規(guī)律,TMAH濃度達(dá)到2%時(shí)(此時(shí)溶液含有10% IPA),表面反射率下降到最低為13.38%；改變IPA的含量(溶液中含有2% TMAH),反射率隨IPA濃度升高也是先降后升的規(guī)律,8% IPA能使得表面反射率降到最低,達(dá)到13.43%。硅片表面反射率隨溶液溫度升高而下降,80°C和90°C時(shí),反射率分別為1

3、3.47%和13.40%,考慮的實(shí)驗(yàn)可控性和成本,宜選取的反應(yīng)溫度為80°C。以反應(yīng)時(shí)間為變量,TMAH腐蝕硅片的最佳反應(yīng)時(shí)間為30min,反射率降到13.39%。于是得到TMAH溶液制備單晶硅太陽電池絨面的最佳反應(yīng)條件為：2% TMAH+8% IPA溶液,在80°C下反應(yīng)30min。通過TMAH絨面太陽電池和傳統(tǒng)NaOH絨面電池的對比來看,TMAH絨面金字塔均勻性好、覆蓋率高,表面反射率降低約1%,各向性能參數(shù)均有所提高,最大輸出功率

4、Pm達(dá)到2.37W,轉(zhuǎn)換效率η達(dá)到16.03%。單面制絨結(jié)構(gòu)采用SiNx膜作為單晶硅太陽電池背表面的保護(hù)層,阻擋制絨溶液與背表面反應(yīng),從而形成沒有金字塔結(jié)構(gòu)的平坦背表面。濃度>；40%的HF與水按1：100混合,對PECVD沉積的SiNx減反膜腐蝕速率約為5.543？/min。60nm厚的SiNx膜能夠阻擋NaOH制絨溶液與硅片進(jìn)行反應(yīng)。由30%NaOH組成的減薄溶液腐蝕絨面金字塔,60s可以基本去除金字塔,反射率與原始硅片減薄后一

5、致,為31.64%。120s后硅片表面變得更加平坦,反射率達(dá)到35.63%。通過不同的工藝制備三種形貌的背表面,其中,單面制絨平背表面電池的所有性能參數(shù)較其他兩種背表面電池均有所提高；減薄平背表面電池的FF,Pm和η稍高于正常絨面背表面電池,但由于厚度減小導(dǎo)致了Isc和Voc不高。理論分析了得出Rs對FF的影響大于Rsh。單面制絨結(jié)構(gòu)電池的鋁背場均勻性較好,其厚度約為13μm,與理論值相近。在440nm~1000nm波長范圍內(nèi)測得電池的