一種局部接觸背鈍化太陽(yáng)能電池中局部接觸開窗區(qū)的測(cè)試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種局部接觸背鈍化太陽(yáng)能電池中局部接觸開窗區(qū)的測(cè)試方法，主要用來(lái)測(cè)試局部接觸開窗區(qū)的填充效果和寬度，屬于太陽(yáng)能電池技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]常規(guī)的化石燃料日益消耗殆盡，在現(xiàn)有的可持續(xù)能源中，太陽(yáng)能無(wú)疑是一種最清潔、最普遍和最有潛力的替代能源。太陽(yáng)能發(fā)電裝置又稱為太陽(yáng)能電池或光伏電池，可以將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)換成電能，其發(fā)電原理是基于半導(dǎo)體PN結(jié)的光生伏特效應(yīng)。
[0003]隨著科技的發(fā)展，出現(xiàn)了局部接觸背鈍化(PERC)太陽(yáng)能電池，這是新開發(fā)出來(lái)的一種高效太陽(yáng)能電池，得到了業(yè)界的廣泛關(guān)注。其核心是在硅片的背光面用氧化鋁或者氧化硅薄膜(5~100納米)覆蓋，以起到鈍化表面，提高長(zhǎng)波響應(yīng)的作用，從而提升電池的轉(zhuǎn)換效率?，F(xiàn)有的PERC太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)主要包括具有PN結(jié)的硅片層，以及依次設(shè)于硅片層背面的鈍化層、氮化硅薄膜層和鋁金屬層。其制備方法主要包括如下步驟:制絨、擴(kuò)散、背拋光、刻蝕和去雜質(zhì)玻璃、背面沉積氧化鋁或氧化硅薄膜、沉積氮化硅保護(hù)膜、正面沉積氮化硅減反射層、背面局部開口、絲網(wǎng)印刷正背面金屬漿料、燒結(jié)，即可得到太陽(yáng)能電池。其中，絲網(wǎng)印刷正背面金屬漿料是指在背面印刷金屬電極(如銀漿)、鋁漿，在正背面印刷金屬電極(如銀漿)，然后進(jìn)行燒結(jié)。其中，燒結(jié)工藝是一個(gè)重要的工藝環(huán)節(jié)，其主要目的是在正面和背面形成良好的金屬與硅的歐姆接觸，另外還要形成鋁背場(chǎng)(BSF)以提升太陽(yáng)電池的開路電壓。
[0004]現(xiàn)有的燒結(jié)工藝通常包括升溫和降溫2個(gè)步驟，其中，升溫步驟一般分成三階段:第一階段，從室溫升至300°C左右，其主要功能是烘干驅(qū)趕漿料中的揮發(fā)性有機(jī)物；第二階段，從30(TC左右升至670°C左右，其主要功能是形成鋁背場(chǎng)和硅鋁合金接觸；第三階段，從670°C左右升至最高溫(800°C左右)，其主要功能是正面銀漿燒穿正面氮化硅膜，并與硅片的發(fā)射區(qū)(pn結(jié)區(qū))形成銀硅歐姆接觸。這種常規(guī)的燒結(jié)工藝對(duì)于全鋁背場(chǎng)結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能電池是完全適用的，因此目前也被應(yīng)用于PERC太陽(yáng)能電池。
[0005]然而，發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn):鋁漿在燒結(jié)過(guò)程中，硅和鋁的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程大致分成以下五步:
第一步，初步升溫超過(guò)300度時(shí)，固態(tài)硅開始小量向鋁中擴(kuò)散；
第二步，繼續(xù)升溫至660度時(shí)，固態(tài)鋁開始溶解為液態(tài)，此時(shí)硅仍然為固態(tài)，固態(tài)的硅開始溶解在液態(tài)鋁中；在硅鋁交界面上，硅鋁互相擴(kuò)散開始加劇，鋁逐漸滲入硅片體內(nèi)；第三步，升溫至燒結(jié)最高溫時(shí)，硅鋁擴(kuò)散到達(dá)最大程度；在液態(tài)鋁中硅的濃度達(dá)到飽和，約30%左右；
第四步，從最高溫開始降溫過(guò)程中，由于硅在液態(tài)鋁中的溶解度開始下降，不斷有硅在硅鋁交界面上以外延生長(zhǎng)方式凝結(jié)固化；由于濃度梯度的驅(qū)動(dòng)力，已經(jīng)互相擴(kuò)散進(jìn)入彼此的鋁和硅開始開始反方向向回?cái)U(kuò)散；在硅凝固過(guò)程中，鋁在硅中被以摻雜的方式保留下來(lái)，形成高濃度摻雜的背場(chǎng)(BSF);
第五步，當(dāng)溫度進(jìn)一步降低至577度附近時(shí)，液態(tài)鋁和溶解在其中的硅一起凝固，形成鋁硅二元相(又稱為鋁硅合金)，二元相中的硅含量在12.6%左右；硅鋁合金有很好的導(dǎo)電性，可以將擴(kuò)散至背場(chǎng)的載流子收集并傳輸?shù)浇饘黉X層中。
[0006]發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，與常規(guī)的全鋁背場(chǎng)相比，局部接觸背鈍化太陽(yáng)能電池(PERC太陽(yáng)能電池)最大的不同就是，受局部開口尺寸與形狀的限制，硅鋁反應(yīng)界面是局限的且遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于常規(guī)全鋁背場(chǎng)。當(dāng)PERC太陽(yáng)能電池采用上述常規(guī)的適合全鋁背場(chǎng)太陽(yáng)電池的燒結(jié)工藝時(shí)，出現(xiàn)了在應(yīng)是硅鋁合金的區(qū)域形成空洞的現(xiàn)象。因此，需要對(duì)局部接觸的開窗區(qū)域進(jìn)行填充效果以及寬度檢測(cè)。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)中，一般利用電鏡測(cè)試局部接觸背鈍化太陽(yáng)能電池中局部接觸開窗區(qū)的填充效果和寬度，但存在測(cè)量不準(zhǔn)的問(wèn)題。這是因?yàn)?現(xiàn)有技術(shù)中激光開窗區(qū)域的形狀類似圓柱形的側(cè)面，而在制備樣品時(shí)，樣品總是沿著晶界的方向裂開，因此不能形成圓弧形的切割面，這樣樣品的裂開角度與圓弧形的切割面總是呈一定的角度，造成的影響就是使得局部接觸開窗區(qū)的寬度測(cè)試值比實(shí)際要大，最終造成測(cè)試不準(zhǔn)的現(xiàn)象。此外，現(xiàn)有制備的樣品邊緣會(huì)出現(xiàn)很多裂痕和不平的現(xiàn)象。參見(jiàn)附圖1所示。
[0008]因此，開發(fā)一種局部接觸背鈍化太陽(yáng)能電池中局部接觸開窗區(qū)的測(cè)試方法，以獲得準(zhǔn)確的測(cè)試結(jié)果，顯然具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的發(fā)明目的是提供一種局部接觸背鈍化太陽(yáng)能電池中局部接觸開窗區(qū)的測(cè)試方法。
[0010]為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種局部接觸背鈍化太陽(yáng)能電池中局部接觸開窗區(qū)的測(cè)試方法，包括如下步驟:
(1)制樣:在待測(cè)試的太陽(yáng)能電池片正面沿著與硅鋁合金延伸方向成90度的方向進(jìn)行切割作業(yè)；然后沿著切割線掰斷電池片，得到待測(cè)樣片；
所述切割的深度為50~70微米；
(2)采用掃描電鏡測(cè)試上述待測(cè)樣片切割掰斷處的截面，即可測(cè)試局部接觸開窗區(qū)的尺寸。
[0011]上文中，所述步驟(I)中的掰斷電池片是現(xiàn)有方法，現(xiàn)有技術(shù)都是直接手工掰斷電池片，獲得待測(cè)樣片。
[0012]所述步驟⑵是現(xiàn)有技術(shù)，采用掃描電鏡(SEM)檢測(cè)截面處局部接觸開窗區(qū)的尺寸可以參照現(xiàn)有的測(cè)試方法進(jìn)行。
[0013]所述局部接觸背鈍化太陽(yáng)能電池是現(xiàn)有技術(shù)，包括硅襯底層、位于硅襯底層底面的背面鈍化膜、覆蓋于背面鈍化膜底面的背面金屬層、貫穿于背面鈍化膜和背面金屬層中且與硅襯底層底面相接觸的多個(gè)背面銀電極、貫穿背面鈍化膜的多個(gè)背面局部開口。
[0014]上述技術(shù)方案中，所述步驟(I)中，所述切割作業(yè)是在電池片正面的柵線面上。
[0015]優(yōu)選的，所述步驟(I)中，所述切割作業(yè)采用激光進(jìn)行切割。當(dāng)然，也可以采用金剛刀進(jìn)行切割作業(yè)，但要控制切割的深度。
[0016]上述技術(shù)方案中，所述步驟(2)中，所述測(cè)試局部接觸開窗區(qū)的尺寸包括測(cè)試背場(chǎng)的厚度。
[0017]由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn):
1、本發(fā)明開發(fā)了一種新的局部接觸背鈍化太陽(yáng)能電池中局部接觸開窗區(qū)的測(cè)試方法，先在待測(cè)試的太陽(yáng)能電池片正面進(jìn)行切割作業(yè)，然后沿著切割線掰斷電池片得到待測(cè)樣片，再用掃描電鏡測(cè)試該樣品，實(shí)驗(yàn)證明:本發(fā)明的方法可以較準(zhǔn)確地測(cè)得截面處局部接觸開窗區(qū)的尺寸，避免了現(xiàn)有技術(shù)中在制備樣品時(shí)因樣品沿著晶界方向裂開而造成的影響，取得了顯著的效果；
2、本發(fā)明先在待測(cè)試的太陽(yáng)能電池片正面進(jìn)行切割作業(yè)，然后沿著切割線掰斷電池片得到待測(cè)樣片，由此得到的樣品邊緣極少出現(xiàn)裂痕和不平的現(xiàn)象，為后續(xù)的檢測(cè)創(chuàng)造了良好的條件；
3、本發(fā)明的方法簡(jiǎn)單易行，成本較低，適于推廣應(yīng)用。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是【背景技術(shù)】中現(xiàn)有樣品的SEM圖。
[0019]圖2是本發(fā)明實(shí)施例一中樣品的SEM圖。
[0020]圖3是對(duì)比例一中樣品的SEM圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步描述。
[0022]實(shí)施例一:
參見(jiàn)圖2所示，一種局部接觸背鈍化太陽(yáng)能電池中局部接觸開窗區(qū)的測(cè)試方法，包括如下步驟:
(1)制樣:在待測(cè)試的太陽(yáng)能電池片正面沿著與硅鋁合金延伸方向成90度的方向進(jìn)行切割作業(yè)；然后沿著切割線掰斷電池片，得到待測(cè)樣片；樣品的SEM圖參見(jiàn)圖2所示；
所述切割的深度為50微米；
(2)采用掃描電鏡測(cè)試上述待測(cè)樣片切割掰斷處的截面，即可測(cè)試截面處局部接觸開窗區(qū)的尺寸。
[0023]所述步驟(I)中，所述切割作業(yè)是在電池片正面的柵線面上。所述切割作業(yè)采用激光進(jìn)行切割。
[0024]所述步驟(2)中，所述測(cè)試截面處局部接觸開窗區(qū)的尺寸包括測(cè)試背場(chǎng)的厚度。
[0025]由圖2也可以看出，最終測(cè)得的局部接觸開窗區(qū)的寬度為54微米。
[0026]對(duì)比例一:
一種局部接觸背鈍化太陽(yáng)能電池中局部接觸開窗區(qū)的測(cè)試方法，包括如下步驟:
(1)制樣:直接手工掰斷電池片，得到待測(cè)樣片；樣品的SEM圖參見(jiàn)圖3所示；
(2)采用掃描電鏡測(cè)試上述待測(cè)樣片切割掰斷處的截面，即可測(cè)試截面處局部接觸開窗區(qū)的尺寸。
[0027]所述步驟(2)中，所述測(cè)試截面處局部接觸開窗區(qū)的尺寸包括測(cè)試背場(chǎng)的厚度。由圖3也可以看出，最終測(cè)得的局部接觸開窗區(qū)的寬度為83微米。
[0028]由上可見(jiàn)，實(shí)施例和對(duì)比例相比，測(cè)試差異為29微米，可以看出針對(duì)同一片電池片上可以相差如此之多已經(jīng)排除掉因不同點(diǎn)的差異導(dǎo)致的結(jié)果；因此，本發(fā)明的方法可以更準(zhǔn)確地測(cè)得截面處局部接觸開窗區(qū)的尺寸。此外，從圖2、3也可以看出，本申請(qǐng)的圖中相對(duì)表面也平整很多?？梢?jiàn)本發(fā)明的方法是非常有效的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種局部接觸背鈍化太陽(yáng)能電池中局部接觸開窗區(qū)的測(cè)試方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)制樣:在待測(cè)試的太陽(yáng)能電池片正面沿著與硅鋁合金延伸方向成90度的方向進(jìn)行切割作業(yè)；然后沿著切割線掰斷電池片，得到待測(cè)樣片； 所述切割的深度為50~70微米； (2)采用掃描電鏡測(cè)試上述待測(cè)樣片切割掰斷處的截面，即可測(cè)試截面處局部接觸開窗區(qū)的尺寸。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)試方法，其特征在于:所述步驟(I)中，所述切割作業(yè)是在電池片正面的柵線面上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)試方法，其特征在于:所述步驟(I)中，所述切割作業(yè)采用激光進(jìn)行切割。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)試方法，其特征在于:所述步驟(2)中，所述測(cè)試截面處局部接觸開窗區(qū)的尺寸包括測(cè)試背場(chǎng)的厚度。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種局部接觸背鈍化太陽(yáng)能電池中局部接觸開窗區(qū)的測(cè)試方法，包括如下步驟：(1)制樣：在待測(cè)試的太陽(yáng)能電池片正面沿著與硅鋁合金延伸方向成90度的方向進(jìn)行切割作業(yè)；然后沿著切割線掰斷電池片，得到待測(cè)樣片；所述切割的深度為50~70微米；(2)采用掃描電鏡測(cè)試上述待測(cè)樣片切割掰斷處的截面，即可測(cè)試截面處局部接觸開窗區(qū)的尺寸。本發(fā)明的方法可以較準(zhǔn)確地測(cè)得截面處局部接觸開窗區(qū)的尺寸，避免了現(xiàn)有技術(shù)中在制備樣品時(shí)因樣品沿著晶界方向裂開而造成的影響。
【IPC分類】H02S50/10, H01L21/66
【公開號(hào)】CN105162416
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510657096
【發(fā)明人】李琰琪, 王栩生, 邢國(guó)強(qiáng)
【申請(qǐng)人】蘇州阿特斯陽(yáng)光電力科技有限公司, 鹽城阿特斯協(xié)鑫陽(yáng)光電力科技有限公司
【公開日】2015年12月16日
【申請(qǐng)日】2015年10月13日