什么是perc電池？perc太陽能電池原理|技術(shù)
來源：寶鄂實業(yè)
2019-03-19 09:17
點擊量：次
perc技術(shù)通過在電池的后側(cè)上添加一個電介質(zhì)鈍化層來提高轉(zhuǎn)換效率。標準電池結(jié)構(gòu)中更好的效率水平受限于光生電子重組的趨勢。PERC電池最大化跨越了P-N結(jié)的電勢梯度，這使得電子更穩(wěn)定的流動，減少電子重組，以及更高的效率水平。
PERC技術(shù)的優(yōu)勢還體現(xiàn)在與其他高效電池和組件技術(shù)兼容，持續(xù)提升效率和發(fā)電能力的潛力。通過與多主柵、選擇性發(fā)射極和TOPCon等技術(shù)的疊加，PERC電池效率可以進一步提升;組合金剛線切割和黑硅技術(shù)，可以提高多晶電池性價比。而雙面PERC電池在幾乎不增加成本的情況下實現(xiàn)雙面發(fā)電，在系統(tǒng)端實現(xiàn)10%-25%的發(fā)電增益，極大地增強了PERC技術(shù)的競爭力與未來發(fā)展?jié)摿Α?/div>
PERC電池生產(chǎn)流程
概述流程
PERC 電池的生產(chǎn)流程包括：沉積背面鈍化層，然后開口以形成背面接觸。這是比常規(guī)光伏電池生產(chǎn)流程多出來的兩個重要步驟。此外，基于化學(xué)濕臺的邊緣隔離步驟需要針對背部拋光稍做調(diào)整。也就是說，硅片背部絨面金字塔型結(jié)構(gòu)需要被溶蝕掉。拋光的程度基于選用技術(shù)的不同而異。因此，鈍化膜沉積設(shè)備和膜開口設(shè)備(既可以使用激光也可以運用化學(xué)蝕刻)都需要在傳統(tǒng)的電池生產(chǎn)線上額外增加加工設(shè)備。對于較少應(yīng)用的激光邊緣隔絕處理工藝生產(chǎn)線，需要增加一個化學(xué)濕式工作臺進行背面拋光。
鈍化膜
硅片內(nèi)部和硅片表面的雜質(zhì)及缺陷會對光伏電池的性能造成負面影響，鈍化工序就是通過降低表面載流子的復(fù)合來減小缺陷帶來的影響，從而保證電池的效率。
晶硅太陽能電池的表面鈍化一直是設(shè)計和優(yōu)化的重中之重。從早期的僅有背電場鈍化，到正面氮化硅鈍化，再到背面引入諸如氧化硅、氧化鋁、氮化硅等介質(zhì)層的鈍化局部開孔接觸的PERC設(shè)計。PERC概念的核心就在于為常規(guī)光伏電池增加全覆蓋的背面鈍化膜。
鈍化主要通過以下兩種方式來減小復(fù)合速率，提高少數(shù)載流子壽命：一是化學(xué)鈍化，即使界面的各種缺陷態(tài)飽和，降低界面缺陷濃度，從而減少禁帶內(nèi)的復(fù)合中心;二是場效應(yīng)鈍化，即通過電荷積累，在界面處形成靜電場，從而降低少數(shù)載流子濃度。
背鈍化材料
在鈍化膜材料的選擇上。氧化鋁(Al2O3)由于具備較高的電荷密度，可以對P型表面提供良好的鈍化，目前被廣泛應(yīng)用于PERC電池量產(chǎn)的背面鈍化材料。除氧化鋁外，氧化硅(SiO2)、氮氧化硅等也可作為背面鈍化材料。
此外，為了完全滿足背面鈍化條件，還需要在氧化鋁表面覆一層氮化硅(SiNx)，以保護背部鈍化膜，并保證電池背面的光學(xué)性能。故PERC電池背面鈍化多采用Al2O3/SiNx雙層結(jié)構(gòu)。
圖：晶硅光伏電池鈍化
perc電池工藝
目前業(yè)內(nèi) PERC電池技術(shù)路線基本上經(jīng)歷了三個階段，第一階段是在常規(guī)產(chǎn)線上直接進行升 級，效率可提升1% ;第二階段是加入熱氧化工藝，并優(yōu)化刻蝕、擴散匹配，效率提升至 21.7%;第三階段，即將規(guī)模推廣的 SE 技術(shù)效率將提升至量產(chǎn) 22% 。
無論處于何種工藝階段，核心的背鈍化膜層的生長設(shè)備選型十分重要，涉及到了廠房布局、自動化匹配、整體工藝優(yōu)化重點。
表：PERC電池工藝路線發(fā)展
背面鈍化工藝
◎ 等離子體增強化學(xué)氣相沉積法
等離子體增強化學(xué)氣相沉積法是利用輝光放電的物理作用來激活粒子的一種化學(xué)氣相沉積反應(yīng)，是集等離子體輝光放電與化學(xué)氣相沉積于一體的薄膜沉積技術(shù)。在輝光放電所形成的等離子體場當中，由于電子和離子的質(zhì)量相差懸殊，二者通過碰撞交換能量的過程比較緩慢，因此在等離子體內(nèi)部沒有統(tǒng)一的溫度，只有所謂的電子氣溫度和離子溫度。從宏觀上看來，這種等離子體溫度不高，但其內(nèi)部卻處于受激發(fā)的狀態(tài)，其電子能量足以使分子鍵斷裂，并導(dǎo)致具有化學(xué)活性的物質(zhì)(活化分子、原子、離子、原子團等)產(chǎn)生，使本來需要在高溫下才能進行的化學(xué)反應(yīng)，當處于等離子體場中時，由于反應(yīng)氣體的電激活作用而降低了反應(yīng)溫度，從而在較低的溫度下甚至在常溫下就能在基片上形成固態(tài)薄膜。
◎熱氧化法
在太陽電池制造過程中，將已經(jīng)形成p-n結(jié)的硅片放入高溫爐中，在高溫下與氧化劑進行反應(yīng)就可以長出一層SiO2薄膜，對太陽電池表面起到鈍化作用。熱氧化法制備的SiO2薄膜，由于熱氧化二氧化硅中存在大量固定正電荷，這些固定正電荷將產(chǎn)生場效應(yīng)鈍化作用，降低了硅片表面的缺陷密度，可以獲得低的表面復(fù)合速率。
◎原子層沉積法
原子層沉積是將不同氣相前驅(qū)反應(yīng)物交替地通入反應(yīng)器，在沉積基底上化學(xué)吸附并反應(yīng)形成薄膜的過程，以限制表面反應(yīng)物的方式，將沉積過程控制在原子水平。以前驅(qū)體三甲基鋁和水為反應(yīng)物，經(jīng)過一系列反應(yīng)構(gòu)成了一次ALD循環(huán)，在n型晶體硅表面沉積形成Al2O3薄膜，通過控制循環(huán)次數(shù)即可得到所需的薄膜厚度。原子層沉積的最大優(yōu)點在于其自限制性，因而可以精確控制薄膜的厚度和質(zhì)量，從而具有很好的臺階覆蓋性和大面積厚度均勻性?；谏鲜鲈訉映练e法的優(yōu)點，J.Schmidt等人利用原子層沉積法制備Al2O3作為背表面鈍化膜制備出效率為20.6%的PERC型太陽電池。它的缺點也同樣明顯，即較低的生長速度，原因在于每個循環(huán)反應(yīng)中的兩次抽氣過程耗時達幾秒，而前驅(qū)體的反應(yīng)時間不過幾毫秒，這將原子層沉積的速度限制在大約2nm/min。
