晶硅電池堿拋量對電性能的影響分析

武佳娜， 李雪方， 陳 麗

(山西潞安太陽能科技有限責任公司，山西 長治 046000)

引 言

全球氣候變暖，各國積極采取相應措施應對。太陽能作為一種取之不盡用之不竭的可再生能源，因其清潔性、安全性、廣泛性等優點，在戰略發展中占據絕對優勢。目前，PERC電池是光伏市場上主流技術。高效低成本是電池生產永遠的宗旨，各企業對PERC電池的生產工藝不斷進行優化升級。

背面拋光[1]工藝主要是對背面金字塔絨面結構進行拋光處理，這是提高PERC電池轉換效率的有效途徑之一，背拋可以有效降低載流子的表面復合速率，提高少子壽命，且增加光的內反射，從而提高電池轉換效率。背面拋光工藝為電池片后續鍍膜作準備，其拋光效果決定背膜鍍膜均勻性，進而影響背膜激光開槽的均勻性，因此堿拋工藝在電池片生產中有著重要的作用。前期，拋光工藝使用酸性腐蝕液，但酸拋在環保以及酸廢液排放方面有很大的壓力。堿拋液屬于無機堿反應，且不含氮、氟，且拋光效果優于酸拋，在PERC電池生產線上逐漸取代酸拋。本文從堿拋減薄量入手，闡述其對拋光效果、背鍍膜及電性能的影響。

1 工藝實驗

實驗所用硅片為P型158.75 mm×158.75 mm單晶硅片，厚度175 μm，電阻率0.4Ω·cm～1.1 Ω·cm。實驗工藝在PERC單晶電池生產線上進行。其中，SEM使用JSM-IT200鎢燈絲掃描電子顯微鏡進行測試。

生產線工藝標準為A組，即減薄量為0.1 g左右，實驗B組減薄量為0.13 g左右，實驗C組為0.16 g左右。堿拋減薄量通過堿拋時間控制，其余工藝均在同設備采用同工藝生產。

1.1 結果及分析

1.1.1 堿拋后SEM分析(見圖1)

圖1 不同堿拋減重后SEM圖

1.1.2 鍍膜SEM結果分析

堿拋減重為0.10 g、0.13 g、0.16 g硅片的SEM圖分別如圖1A)、B)、C)所示，隨著刻蝕量的增加，堿拋后塔基的尺寸也在增大，在減重達到0.16 g時，有的塔基甚至已經看不到了。堿拋是對制絨形成的金字塔的一個削弱過程，其伴隨著金字塔塔尖的崩塌與金字塔的兼并長大[2]。在低刻蝕量時，如圖1A)所示，明顯可以看到金字塔削弱后相對均勻的塔脊，塔脊尺寸與制絨后金字塔尺寸基本一致，此條件下，堿拋僅為金字塔塔尖的削弱過程。隨著刻蝕量的增加，塔脊尺寸增加，且金字塔在不斷兼并，在增大到0.16 g時，塔脊尺寸達到10 μm左右，掃描電鏡下，有些區域無法觀察到金字塔塔脊。

1.2 堿拋反射率分析

通過增加刻蝕時間達到增加刻蝕量的目的，隨著刻蝕量的增加，塔基尺寸增大，且背面反射率也呈上升的趨勢。從SEM圖中可以看出，低刻蝕量時，有一定高度的塔基存在于電池片背面，反射率較低，隨著刻蝕量的增加，塔基繼續削弱崩塌且兼并，拋光效果明顯，反射率增大。隨著刻蝕量的增加，塔基尺寸增大，硅片背反射率增加。具體見圖2。

圖2 不同刻蝕量下塔基尺寸與背反射率關系圖

1.3 電性能分析(見表1)

表1 電性能數據表

PERC電池生產在擴散工藝中會造成電池片側面及背面四周也出現摻雜，有效載流子復合中心增大。拋光工藝將背面的摻雜濃度降低，且將背面的粗糙度降低，電池片背表面積減小，載流子復合中心減少。實驗采用不同刻蝕量，探討刻蝕量對電池片電性能的影響。

從上述數據結合SEM圖可看出，低刻蝕量時，開路電壓與短路電流最優，轉換效率最高。刻蝕增加后，電池片的開路電壓、短路電流以及轉換效率均出現下降。背面拋光在一定程度上可以降低表面的復合速率，但過于光滑的表面也不利于電性能。背部較高的反射率，可以增加電池片背面的內反射，使得光線返回電池片內部再利用而提高光的利用率，短路電流由此得到提升，而在上述數據中，高的反射率卻出現短路電流的下降，由此推斷，過于光滑的表面，不利于光的捕獲以及背鈍化膜層的沉積。低刻蝕量時，其Uoc與Isc最優，但FF卻出現反差效果，初步推斷是印刷及燒結過程造成的電極接觸影響。

2 結論

1)隨著堿拋時間的增加，刻蝕量增加，金字塔塔尖腐蝕削弱崩塌，塔基尺寸增大。

2)背面反射率隨堿拋刻蝕量的增加而增加。

3)堿拋刻蝕量增加，電性能出現下降。高反射率在一定程度上可以減少表面復合速率，增加光的內反，提高光利用率，但在一定粗糙度下，對背鈍化的沉積有較好的影響，且利于光的捕獲。

4)在實際生產中，應綜合考慮背反射率、電性能影響而選取合適的堿拋參數，同時顧及高刻蝕量后的硅片厚度，過拋的硅片因過薄易碎。