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激光掺杂技术如何提高太阳电池的效率
关键词:激光 太阳电池
2020-02-25

背景

近日,工信部、住房和城乡建设部、交通运输部、农业农村部、国家能源局、国务院扶贫办联合印发《智能光伏产业发展行动计划(2018—2020年)》,此举明确了今后光伏产业的发展方向,将加速我国从“光伏大国”向“光伏强国”迈进。

太阳电池制造是产业中最重要的一环,对于太阳电池制造商来说,增效降本始终是其追求的目标。如何从技术角度提高太阳电池转换效率,是在电池生产中不断探求银河网站的解决方案的过程。

当前,perc太阳电池量产转换效率已达到21.5%,主要得益于其背表面优异的钝化效果(氧化铝或氧化硅薄膜等)。对于其下一步提效方向,即降低正表面复合速率,其中se结构(selective emitter)是达到此效果的重要技术。目前,实现se结构的技术手段包括: 掩膜法、印刷磷源法、激光方式、硅墨技术、反蚀法等。对于perc电池产线而言,激光psg掺杂技术工艺过程最为简单,工艺流程中只需增加激光掺杂一个步骤;从设备上说,也只需增加掺杂用激光设备即可,与常规产线兼容性强,是行业研究热点。因此,perc太阳电池叠加激光se技术,成为当下各家光伏大厂提效的主要手段。


激光掺杂技术原理:

激光掺杂技术是在金属栅线(电极)与硅片接触部分进行重掺杂,而电极以外位置保持轻掺杂(低浓度掺杂)。通过热扩散方式,在硅片表面进行预扩散,形成轻掺杂;同时表面psg作为局部激光重掺杂源,通过激光局部热效应,psg中磷原子二次快速扩散至硅片内部,形成局部重掺杂区。配合激光高精度图形化,可实现与后续丝网印刷完美套印效果。


激光掺杂示意图

激光掺杂示意图


激光局部掺杂即se技术,主要有以下优势:

1)降低太阳电池串联电阻,提升ff;

2)减少表面复合,提高表面钝化效果;

3)表面低浓度扩散,提高了电池短波响应,提高短路电流和开路电压。



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① 传统结构电池                                            ② se结构电池


激光掺杂的优点:

1)仅需激光图形化一步即可完成,工艺流程简单;

2)局部激光热效应,最大限度降低高温对硅本体热损伤;

3)激光加工过程简单、无需化学处理,无污染。




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