硅太阳电池电极系统的分析与制备

硅太阳电池电极系统的分析与制备 !申兰先 “ 陈庭金 “ 刘祖明 “ 张鹤仙 “ 夏朝凤! 云南师范大学太阳能研究所 “ 云南省农村能源工程重点实验室 “ 云南 昆明 ! “ ##$%#摘 “ 要 ! “ 文章分析了硅太阳 电 池 电 极 设 计 必 须 考 虑 到 电 池 的 表 面 状 态 “ 表 面 扩 散 层 的 掺 杂 浓 度 “ 金属 $ 半导体接触以及遮光损失等的影响 “ 因而是一个电极系统的设计和制备问 题 % 给 出 了 栅 状 电 极 的设计实例 “ 并用于太阳电池的制作获得较满意的输出特性 %关 “ 键 “ 词 ! “ 硅太阳电池 3/01?=@AB7/ C%!: 7 C“D0E C%##! “! 收稿日期 !%##“ ’ ) # ’ ) #基金项目 ! 云南省自然科学基金项目 !%##%“ ##, * N #“云南省科技厅省校省院合作项目 !%##, 6 + + J #%+#G( #C作者简介 ! 申兰先 !) $* F $# “ 女 “云南省镇雄县人 “ 云南师范大学太阳能研究所硕士研究生 “ 光伏方向 C上 ! 由杂质在硅中的固溶度曲线知 “ 在 F“ # S 下扩散所得的表面掺杂浓度可达 G ? ) #%# 厘米 . , “ 这样高的表面浓度已使 硅能带 发生 简 并 “ 其费 米 能级R L 已进入导带 ! 图 , 是考虑表 面 态 影响 时 “ 简 并情况下金属与 # 型半导 体接 触能 带 图 ! 可看 出 形成的金属 # 半 导 体 接 触 势 垒 高 度 和 宽 度 与 图 %非简并情况下的不 一 样 “ 在半导 体一侧 的接触势垒 F@T 升高 “ 相应的势垒区宽度大大缩小 ! 这时载流子的输运已从热电子发射变为隧道穿透为主而形成好的欧姆接触 !$3 %接触前 $V %接触后图 ) “ 忽略表面态影响时 ! 金属 “ 5 型半导体紧密接触能带图L=4 C) “ - 5014A V35QQ=3413 ;3 @3; 0@3/ 5 ?0; =I 75Q. I @71 I 7 ; E3I@I 75@3I @=55 04/0I@=54 ?. 183I 0 ?@3@0 0880I @$3 %接触前 $V %接触后图 %“ 考虑表面态影响时 ! 非简并情况下金属与 5 型半导体接触能带图L=4 C%“ - 5014A V35QQ=3413 ;3 @3; 0@3/ 5 ?0 ; =I 75Q. I @71 I 75@3I @=5 I 75?=Q01=54 ?. 183I 0 ?@3@0 0880I@35Q5 7Q0405013@0$3 %接触前 $V %接触后图 , “ 考虑表面态影响时 ! 简并情况下金属与 5 型半导体接触能带图L=4 C, “ - 5014A V35QQ=3413;3 @3; 0@3/ 5 ?0 ; =I 75Q. I@71 I 75@3I@=5 I 75?=Q01=54 ?. 183I 0 ?@3@0 0880I@35QQ0405013@03@=I 78 I 7//0I @41=Q?式中 0 >5 H 和 0 >5 D 分别是细栅和主栅电极的薄层电阻 =5 ) %G 0 >5 DU 5 =5“““ ) %’ U5 #宽 ’ ) %1“ I ; $设细栅宽度 ( L 为) %“ “ ; ! 由于制作工艺水平所限 #细栅不能作得更细 “ ( 细栅和主栅的平均厚度分别为 ) %“ ; #, “ “ ; (金属体电阻率为 ) 1“ $“ ! ’ ! (0 , ) , * #“ ! ’ ! % $依据 上 述 理 论 设 计 公 式 可 得 %主 栅 宽 度 为# 1) “ FI ; #细栅间距为 # 1%* GI ; #栅线遮盖损失为* 1* , V # 电池的扩散层和电极的电阻损失总共是“ 1! GV # 总功率损失为电池固有输出的 ) , 1, * V $, “ 工业化硅太阳电池的电极制备工艺制备太阳电池电极的方法很多 # 如制备 高 效电池的激光刻槽埋栅电 极 )G #“ * # 真 空 蒸 镀电 极 等 $本文按上述设计结 果制作 电极 图 形网 板 # 采 用丝网印刷烧结电极方 法制作 电极 $丝 网印 刷 硅 太阳电池一般采用的电极浆料是银浆 +铝浆和银铝浆 #通过三次印刷金属 浆料 # 每次 印 刷 的浆 料 首 先预烘干 #然后在红外链式烧结炉中进行共烧 #同时形成上下电极的欧姆接触 $对 7 8 ?I 1005 E1=5@=54图 “ D “ 太阳电池测试的 N . @ 特性曲线L=4 C“ V“ K ’ BI W313I@01=?@=I? I . 1>0 78; 03?. 10Q?7/31 I 0//G“ 结 “ 论在考虑了硅太 阳 电池的 表面状态 #表 面 扩 散层的掺杂浓度 #金 属 - 半导 体接触以及 遮 光 损 失等的影响后 #我们 设 计 并制作了 可应用 于工业化生产的电极图形 网 板 # 并采 用丝网 印刷烧结电 极方法制作电极 #对 ) #, j ) #, “ % 的太阳电 池获得了 F C%%; ! 的低串联电阻及较满意的输出特性 $参 “ 考 “ 文 “ 献 !)) *“ 陈庭金 C太阳电池 的 电 极 系 统 理 论 )6 * C云 南 师 范 大学学报 ! 自然科学版 “ #) $FG#!%“ %) * ’ , ! C)%*“ 刘翔 #陈庭金 C太阳电池栅线电极的优化设计 )6 * C新能源 #) $$F #%# !“ “ %$ ’ ) , C), * “ N+ H OK: + , Y H- - :C D( 2 + H J - 22 D ( E013@=54S1=5I=E/0? # O0I W57/74A 35Q DA?@0; + EE/=I 3@=75?) N * CS. V/=?W0QV A OW0 B 5=>01?=@A 78 : 0[ D7. @WV01 ) $$F #) “ “ ’ ) “ F C! 下转第 “ G 页 “,F%, 云南师范大学学报 ! 自然科学版 “ 第 %! 卷 ““指甲中 微 量 铁 锰 铜 和 锌 !6 “ C光 谱 学 与 光 谱 分 析 #) $$! #) ! $! % 05@78+ EE/=0QJ W0 ; =?@1A # 2=375=54 01?=@A 78S 0@17/0. ; m J W0; =I 3/ J W57/74A # L . ?W. 5) ) , ##) #J W=53 %6 78! 9 6 : ! 0@W7Q8 71 13E=QQ0@01 ; =53@=757 8 I 3/ I=. ; # ; 3450?=. ;3 5Q E7@3??=. ;= 58=5 401 53=/ VA 575I 7 ; E/ 0@0 Q=40?@=75 ’ 8/3 ; 0 3@7 ; =I ?E0I @17 ; 0@1A W3? V055Q 0>0/ 7E0QCOW0 ?3 ; E/0[ 3?Q=40?@0Q =5 I 75I 05@13@0Q 5=@1=I 3I =Q . 5Q01 / 7 [@ 0 ; E013@. 10 35Q 3 W7 ; 740507. ? 35Q @135?E3135@?7/ . @=7578 ?3 ; E/ 0[ 3?7 V@3=50QC OW0Q 0@01 ; =53@=7 57 8 I 3/ I =. ;3 5Q E7@3??=. ; [ 010 E01871 ; 0QV A @W0L + - D; 0@W7Q3 5Q @W0Q 0@01 ; =53@=757 8; 3450?=. ; [ 3? 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