等離子清洗機(jī)在多晶硅太陽能電池的應(yīng)用

文章出處：本站 | 網(wǎng)站編輯：深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時(shí)間：2022-04-09

低溫等離子清洗機(jī)的一個(gè)顯著特點(diǎn)是對工藝參數(shù)進(jìn)行控制，使其具有良好的可靠性和重現(xiàn)性，特別是在工業(yè)生產(chǎn)中。低溫等離子體清洗技術(shù)在不久的將來有望在第三代太陽能電池中發(fā)揮重要作用。

低溫等離子體由大量的電子、離子、中性粒子組成。低溫等離子體中存在復(fù)雜的原子分子碰撞過程以及繁多的物理化學(xué)反應(yīng)，這些粒子和這些復(fù)雜的過程作用于材料表面，會(huì)使材料表面的結(jié)構(gòu)、成分和性能發(fā)生變化。

等離子清洗機(jī)在多晶硅太陽能電池的應(yīng)用

清洗電池片表面
電池片表面會(huì)因?yàn)閱T工排片或焊接過程中手指碰觸會(huì)留下指紋以及油污等，電池片表面具有細(xì)致的絨面結(jié)構(gòu)，因此清理起來比較困難。油污等會(huì)阻礙電池片表面對光的吸收及利用，導(dǎo)致組件的發(fā)電效率降低。低溫等離子體會(huì)通過電離氣體產(chǎn)生高溫高速的電子束流（宏觀呈現(xiàn)低氣體溫度），束流在軸向風(fēng)機(jī)的作用下吹掃，去除電池表面的油污、指紋等，從而起到清洗的作用。

表面制絨
多晶硅光伏電池表面需要通過制絨工藝來制備一層蠕蟲狀的絨面，以此來提高光的吸收和利用效率。一般制備工藝是利用硝酸和氫氟酸按一定配比對多晶硅電池表面進(jìn)行絨面腐蝕制備，在硅片表面形成一層多孔硅。多孔硅可以作為吸雜中心，提高光生載流子壽命并且具有較低的反射系數(shù)。但是多孔硅結(jié)構(gòu)松散不穩(wěn)定，具有較高的電阻以及表面復(fù)合率。超聲低溫等離子體的高速粒子撞擊在電池片表面一方面可以將絨面處理的更加細(xì)致有序，另一方面也可以使表面結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，減少了復(fù)合中心的產(chǎn)生。

溫性刻蝕
光伏制備工藝中由于磷的擴(kuò)散，電池片表面及邊緣會(huì)不可避免的摻入磷元素。光生電子會(huì)隨著磷的擴(kuò)散由正面流動(dòng)到背面，造成PN結(jié)短路，從而導(dǎo)致并聯(lián)電阻降低。并聯(lián)電阻反映的是電池的漏電水平，它會(huì)影響太陽電池的開路電壓，它的減小會(huì)使開路電壓降低，但對短路電流基本沒有影響。電池片表面還會(huì)形成PSG（磷硅玻璃），PSG易吸收空氣中的水分，導(dǎo)致電流降低和功率衰減。超聲低溫等離子體可以通過粒子吹掃將多余擴(kuò)散的磷分解，從而達(dá)到去除PSG的目的。

表面鈍化
光伏電池制備過程中由于切割工序的存在，會(huì)在電池片表面形成懸掛鍵，懸掛鍵具有捕獲光生載流子的作用，限制光電流的產(chǎn)生，是光伏電池較為嚴(yán)重的能量損失方式。超聲低溫等離子體可以電離氫氣體，用氫離子來修補(bǔ)鈍化電池片表面的懸掛鍵，使硅原子恢復(fù)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。

降低死層影響
在擴(kuò)散區(qū)中，由于不活潑磷原子處于晶格間隙位置，會(huì)引起晶格缺陷。由于磷和硅的原子半徑不匹配，高濃度的磷還會(huì)造成晶格缺陷。因此，在硅電池表層中，少數(shù)載流子的壽命極低，表層吸收短波光子所產(chǎn)生的光生載流子對電池的光電流輸出貢獻(xiàn)甚微，因此，該表層稱為“死層”。“死層”的存在是不可避免的，但是可以利用一些方法來降低“死層”的影響。超聲低溫等離子體的吹掃可以使表面磷原子分布更加均勻，促進(jìn)磷原子的正確落位，從而降低了電池片表面的死層影響。

傳統(tǒng)硅基太陽能制備工藝生產(chǎn)出的多晶硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率在17%左右，難以突破。利用低溫等離子清洗機(jī)對電池表面進(jìn)行處理，多晶硅太陽能電池的峰值功率與光電轉(zhuǎn)換效率提升了5%左右。利用等離子清洗機(jī)處理多晶硅電池表面的方法，具有使氮化硅表面鈍化、去除磷硅玻璃、清洗電池片以及優(yōu)化表面絨面等作用，因此，利用等離子清洗技術(shù)可提升太陽能電池片的產(chǎn)品性能。