[0030] 下面结合具体实施例对本发明做进一步的分析。
[0031] 以下实施例采用的激光增强氢气钝化实施的工作平台如图1所示包括放置低价格硅材料的平板,掌控平台精准运动的机械设备和微型电脑。在设备的正上方是半导体激光器,其生产厂家是limo公司。激光波长是808nm,模式是CW模式,光线为线状,能量可以从15W到20W,扫描速度从3m/s到6m/s调节。
[0032] 实施例1.
[0033] (1)低价格硅材料的预处理:将cast-mono硅材料用RCA溶液和体积分数为5%HF溶液清洗干净,去除表面的杂质。
[0034] (2)利用丝网印刷技术把预处理好的硅片制得低价格硅电池。
[0035] 将磷元素扩散进入步骤(1)预处理后的硅材料,使得硅材料表面的电阻率达到40~100Ω/□,硅材料的上表面形成n+发射层;利用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)在硅材料n+发射层的上表面生长一层75nm的SiNx:H钝化层,n+发射层上表面的SiNx:H钝化层也作为减反层;然后利用丝网印刷技术为SiNx:H钝化层上表面和硅材料下表面分别铺设银金属网格和铝金属层;最后置于810℃下烧结,其中烧结过程中一部分铝元素会扩散到硅材料中,致使在硅材料与铝金属层间形成P+层;由P+层与铝层构成的整个背电极达到欧姆电阻,最后制备得到的硅电池结构如图2(a)。
[0036] (3)激光增强氢气钝化:将步骤(2)制得的低价格硅电池放置在氢气钝化专用工作台上,用特定激光扫描低价格硅电池(选用合适的输出功率和扫描速度),完成激光增强的氢气钝化。其中激光波长是808nm,模式是CW模式,光线为线状,能量为15W,扫描速度为3m/s。
[0037] 实施例2.
[0038] (1)低价格硅材料的预处理:将多晶硅材料用RCA溶液和体积分数为5%HF溶液清洗干净,去除表面的杂质。
[0039] (2)利用丝网印刷技术把预处理好的硅片制得低价格硅电池。
[0040] 将磷元素扩散进入步骤(1)预处理后的硅材料,使得硅材料表面的电阻率达到40~100Ω/□,硅材料的上表面形成n+发射层;利用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)在硅材料n+发射层的上表面生长一层85nm的SiNx:H钝化层,n+发射层上表面的SiNx:H钝化层也作为减反层;然后利用丝网印刷技术为SiNx:H钝化层上表面和硅材料下表面分别铺设银金属网格和铝金属层;最后置于850℃下烧结,其中烧结过程中一部分铝元素会扩散到硅材料中,致使在硅材料与铝金属层间形成P+层;由P+层与铝层构成的整个背电极达到欧姆电阻,最后制备得到的硅电池结构如图2(a)。
[0041] (3)激光增强氢气钝化:将步骤(2)制得的低价格硅电池放置在氢气钝化专用工作台上,用特定激光扫描低价格硅电池(选用合适的输出功率和扫描速度),完成激光增强的氢气钝化。其中激光波长是808nm,模式是CW模式,光线为线状,能量为20W,扫描速度为6m/s。
[0042] 实施例3
[0043] (1)、低价格硅材料的预处理:将UMG硅材料用RCA试剂和体积分数为5%HF溶液清理,去除低价格硅材料表面的杂质和氧化层;
[0044] (2)、利用PERC电池制造技术(具体见发明内容步骤(2))将步骤(1)预处理好的硅片制得低价格硅电池:
[0045] 将磷元素扩散进入步骤(1)预处理后的硅材料,使得硅材料表面的电阻率达到60~100Ω/□,硅材料的上表面形成n+发射层;利用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)在n+发射层上表面和硅材料下表面各生长一层75~80nm的SiNx:H钝化层。n+发射层上表面的SiNx:H钝化层也作为减反层。在硅材料下表面的SiNx:H钝化层上利用激光开有通孔,然后用金属蒸发镀膜设备给硅材料镀上铝金属,其中由于铝元素会经SiNx:H钝化层通孔扩散到硅材料中,致使在硅材料与铝金属层间形成P+层;由P+层与铝层构成的整个背电极达到欧姆电阻。
[0046] (3)激光增强氢气钝化:将步骤(2)制得的低价格硅电池放置在氢气钝化专用工作台上,用特定激光扫描低价格硅电池(选用合适的输出功率和扫描速度),完成激光增强的氢气钝化。激光波长是808nm,模式是CW模式,光线为线状,能量可以从15W到20W,扫描速度从3m/s到6m/s调节。
[0047] 实施例5
[0048] (1)、低价格硅材料的预处理:将cast-mono硅材料用RCA试剂和体积分数为5%HF溶液清理,去除低价格硅材料表面的杂质和氧化层;
[0049] (2)、利用PERC电池制造技术将步骤(1)预处理好的硅片制得低价格硅电池:
[0050] 将磷元素扩散进入步骤(1)预处理后的硅材料,使得硅材料表面的电阻率达到100Ω/□,硅材料的上表面形成n+发射层;利用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)在n+发射层上表面和硅材料下表面各生长一层75~80nm的SiNx:H钝化层。n+发射层上表面的SiNx:H钝化层也作为减反层。在硅材料下表面的SiNx:H钝化层上利用激光开有通孔,然后用金属蒸发镀膜设备给硅材料镀上铝金属,其中由于铝元素会经SiNx:H钝化层通孔扩散到硅材料中,致使在硅材料与铝金属层间形成P+层;由P+层与铝层构成的整个背电极达到欧姆电阻。
[0051] (3)激光增强氢气钝化:将步骤(2)制得的低价格硅电池放置在氢气钝化专用工作台上,用特定激光扫描低价格硅电池(选用合适的输出功率和扫描速度),完成激光增强的氢气钝化。激光波长是808nm,模式是CW模式,光线为线状,能量可以从15W到20W,扫描速度从3m/s到6m/s调节。
[0052] 为了评价激光增强的氢气钝化的效果和可行性,本发明利用PL照片,LBIC扫描图,I-V测试曲线和EQE测试对低价格硅电池在激光增强氢气钝化前后进行表征。
[0053] 从原理上来说,激光可以改变硅材料的分开的费米能级,从而改变各个价态的氢原子(H+,H-和H0)的分布浓度比例如图3所示,达到强化氢气钝化效果的目的。
[0054] 通过PL照片观察发现,图4显示低价格硅电池在激光增强的氢气钝化前(a)后(b)的PL照片变化。通过PL照片,可以明显发现低价格硅电池在激光增强的氢气钝化后PL值明显增加,意味着硅片的少数载流子寿命增加了,低价格硅片的电学性质得到了提高。
[0055] 通过LBIC扫描图如图5可以发现,硅电池的表面(图c氢气钝化前,图d氢气钝化后)和深层(图a氢气钝化前,图b氢气钝化后)内部量子效应得到了增加,表明硅电池中晶体缺陷和杂质得到了有效钝化,硅电池的少数载流子收集概率得到了提高。
[0056] 通过I-V测试曲线如图6可以发现低价格硅电池的开路电压,填充因子得到了极大提高,闭路电流也得到少量增加,而这些也增加了低价格硅电池的效率达到2%绝对值以上。开路电压和填充因子的增加归功于大量的晶体缺陷被激光增强的氢气钝化所钝化,特别是那些穿过硅电池PN结的晶体缺陷被钝化,使PN结的复合速率下降。
[0057] EQE测试结果如图7表明,低价格硅电池的长波光线(700nm-1100nm)的吸收得到极大提高,这归功于低价格硅电池的PN结和体内的晶体缺陷被大量钝化了,使得整个低价格硅片的电学性质得到极大的提高。
[0058] 图8表明低价格硅电池在激光增强氢气钝化之后,再分别接受50℃、100℃、150℃、200℃和250℃的热处理5分钟后,效率并没有下降,这展示了激光增强氢气钝化有较强的热稳定性,可以在太阳能电池运行的温度范围内保持效率的稳定。
[0059] 总的来说,激光增强的氢气钝化可以极大提高低价格硅电池的电学性质,提高低价格硅电池的效率达到2%绝对值以上。
[0060] 上述实施例并非是对于本发明的限制,本发明并非仅限于上述实施例,只要符合本发明要求,均属于本发明的保护范围。