晶硅电池光致衰减特性研究【字数：10240】
摘 要随着人类社会的不断发展，人类对能源的需求在不断的提高，化石能源对人类的可持续发展带来了巨大的挑战，所以人们对清洁能源的需求也越来越大。太阳能作为最重要的可再生能源之一，其中光伏发电技术是太阳能利用中最重要的一种技术，光伏发电的核心是太阳能电池，其中最重要的太阳电池是晶体硅太阳电池，因此提高晶体硅太阳能电池的发电效率已经成为了人们关注的热点。影响晶体硅太阳电池发电的可靠性的一条重要因素是其存在光致衰减。基于现状和需求，本课题研究了晶体硅太阳能电池的光致衰减，总结了各类晶体硅太阳能电池的衰减特性，通过实验数据整理和分析，论证PERC晶硅太阳电池的光致衰减特性并验证抑制光致衰减的方法。
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究背景与意义 1
1.2光致衰减基本内容 1
第二章 晶硅电池及其光致衰减机理调查研究 2
2.1晶体硅太阳能电池的工艺制作流程 2
2.2晶体硅太阳能电池的光致衰减研究现状 3
2.3市场主流晶硅产品的LID机理 3
2.3.1BOLID现象 3
2.3.2单多晶BOLID的区别 3
2.3.3单多晶PERC的光致衰减 4
第三章 晶硅电池衰减特性研究 5
3.1主流晶硅太阳电池的LID特性 5
3.1.1常规单多晶太阳能电池的LID特性 5
3.1.2单多晶PERC电池的LID特性 5
3.2主流晶硅太阳电池的LeTID特性 5
3.3PERC单多晶产品光致衰减实验分析论证 6
第四章 LID抑制 8
4.1BOLID的解决方案 8
4.2PERC电池的光衰抑制方法 9
4.2.1硅片 9
4.2.2电池 9
4.2.3温度、硅材料、电池结构及其他方面的解决方案 10
4.3烧结温度对LID的影响研究 11
结束语 13
致 谢 14
参考文献 15
第一章 绪论
1.1研究背景与意义
能源是人类生存和发展的基础。在 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
人类社会和经济不断发展的同时，能源的重要性也日益彰显。然而，人类使用的主要能源是石油、煤和天然气等化石燃料构成了现如今的能源结构。但长期依赖这些化石能源,会造成大气以及其他类型的环境污染与生态破坏等问题;从长久来讲,发展可再生能源能逐步改善当今社会的以煤为主的能源结构，从而促进常规能源的更合理、高效的利用，缓解与能源有关的环境污染问题。最重要的清洁可再生能源之一是利用太阳能进行的光伏发电技术?当前市场上成功商业化的太阳能电池主要有:晶体硅太阳能电池?碲化镉太阳能电池?砷化镓太阳能电池?薄膜非晶硅太阳能电池?铜铟硒太阳能电池?晶硅太阳能电池因为它的成本非常便宜以及它比较高的转化效率以及较好的稳定性能等优势成为了研究的热点。
科研人员研究发现，掺硼晶硅太阳能电池在经过一定的光照条件下，电池的能量转换效率出现指数型衰减，其中开路电压、短路电流、填充因子均随之下降并最终趋于稳定[1]。一般掺硼多晶硅电池能量转换效率衰减率为1%3%，单晶硅电池衰减率约为3%5%[2]。由于采用了背面钝化和反射增强技术，从而提高了PERC电池的效率。不过在这同时PERC也存在严重的光致衰减（LID）问题,单晶PERC电池的衰减范围大概在5%~10%之间。光致衰减问题的存在极大程度上限制了PERC电池的转换效率的提高。为此，研究了PERC电池的光致衰减机理和抑制方法。来开发更高效的PERC电池具有重要的意义。
1.2光致衰减基本内容
太阳能电池及组件在光照过程中引起的功率衰减现象简称LID。20世纪70年代，Fischer 和 Pschunder最开始发现光致衰减现象，后来备受研究者关注，但其形成机理目前尚未明确的定论[3]。随后科研人员指出，晶硅太阳能电池的光致衰减效应主要是因为晶体Si制备而成的太阳能组件经过光照后，其晶体中的硼、氧会形成复合体，导致少子寿命的减少。此外，晶硅太阳能电池在太阳光照射下会出现效率衰退现象，即“光诱导衰退现象”，但通过一定时间后，晶硅电池的效率衰减能够借助相应的热处理又得以恢复。
因为PERC电池的背面使用了氧化铝与氮化硅的双层钝化技术,所以可以减小背表面的载流子的复合速率[4]。不过在这同时也增强了背表面对于光的反射,从而使得太阳能电池的转换效率得到很大的提升?但在这同时,PERC电池同时也存在着光致衰减（LID）的严重问题。当前，单晶PERC电池的LID效益达到了510％,它的衰减机理主要是因为被光照射的时候有硼氧复合体生成,而且它更佳良好的背钝化却同时使得它的有效少子的寿命对于体内少子的寿命衰减变得敏感[5]。多晶PERC电池被光照射的时候同时存在着常规的硼氧复合体有关的光致衰减23％和当电池在比较高温度（5080℃）下会有稍大的辅助光致衰减,这种衰减率达到了510％,这一种新的光致衰减现象被称为LeTID（Light and Elevated Temperature Induced Degradation），不过LeTID的衰减机制尚未能够解释清楚[6]?
第二章 晶硅电池及其光致衰减机理调查研究
2.1晶体硅太阳能电池的工艺制作流程
太阳能电池利用半导体材料的电子特性,把光能直接转化为电能,工作原理基于光伏效应[8]?晶体硅太阳能电池的工业生产流程可分成八个部分。可以分为检测硅片表面制绒和酸洗扩散和制结去除磷硅玻璃等离子刻蚀及酸洗镀减反射膜丝网印刷快速烧结等[9]?
1?检测硅片，硅片是太阳能电池片的载体,硅片的质量就直接决定着太阳能电池片的转换效率强弱,因此需要对材料硅片进行检测?
2?表面制绒，单晶硅绒面的制备是利用硅的各向异性腐蚀,在每平方厘米硅表面形成几百万个四面方锥体也即金字塔结构?制备绒面前,硅片须先进行初步表面腐蚀,在腐蚀绒面后,进行一般的化学清洗?
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究背景与意义 1
1.2光致衰减基本内容 1
第二章 晶硅电池及其光致衰减机理调查研究 2
2.1晶体硅太阳能电池的工艺制作流程 2
2.2晶体硅太阳能电池的光致衰减研究现状 3
2.3市场主流晶硅产品的LID机理 3
2.3.1BOLID现象 3
2.3.2单多晶BOLID的区别 3
2.3.3单多晶PERC的光致衰减 4
第三章 晶硅电池衰减特性研究 5
3.1主流晶硅太阳电池的LID特性 5
3.1.1常规单多晶太阳能电池的LID特性 5
3.1.2单多晶PERC电池的LID特性 5
3.2主流晶硅太阳电池的LeTID特性 5
3.3PERC单多晶产品光致衰减实验分析论证 6
第四章 LID抑制 8
4.1BOLID的解决方案 8
4.2PERC电池的光衰抑制方法 9
4.2.1硅片 9
4.2.2电池 9
4.2.3温度、硅材料、电池结构及其他方面的解决方案 10
4.3烧结温度对LID的影响研究 11
结束语 13
致 谢 14
参考文献 15
第一章 绪论
1.1研究背景与意义
能源是人类生存和发展的基础。在 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
人类社会和经济不断发展的同时，能源的重要性也日益彰显。然而，人类使用的主要能源是石油、煤和天然气等化石燃料构成了现如今的能源结构。但长期依赖这些化石能源,会造成大气以及其他类型的环境污染与生态破坏等问题;从长久来讲,发展可再生能源能逐步改善当今社会的以煤为主的能源结构，从而促进常规能源的更合理、高效的利用，缓解与能源有关的环境污染问题。最重要的清洁可再生能源之一是利用太阳能进行的光伏发电技术?当前市场上成功商业化的太阳能电池主要有:晶体硅太阳能电池?碲化镉太阳能电池?砷化镓太阳能电池?薄膜非晶硅太阳能电池?铜铟硒太阳能电池?晶硅太阳能电池因为它的成本非常便宜以及它比较高的转化效率以及较好的稳定性能等优势成为了研究的热点。
科研人员研究发现，掺硼晶硅太阳能电池在经过一定的光照条件下，电池的能量转换效率出现指数型衰减，其中开路电压、短路电流、填充因子均随之下降并最终趋于稳定[1]。一般掺硼多晶硅电池能量转换效率衰减率为1%3%，单晶硅电池衰减率约为3%5%[2]。由于采用了背面钝化和反射增强技术，从而提高了PERC电池的效率。不过在这同时PERC也存在严重的光致衰减（LID）问题,单晶PERC电池的衰减范围大概在5%~10%之间。光致衰减问题的存在极大程度上限制了PERC电池的转换效率的提高。为此，研究了PERC电池的光致衰减机理和抑制方法。来开发更高效的PERC电池具有重要的意义。
1.2光致衰减基本内容
太阳能电池及组件在光照过程中引起的功率衰减现象简称LID。20世纪70年代，Fischer 和 Pschunder最开始发现光致衰减现象，后来备受研究者关注，但其形成机理目前尚未明确的定论[3]。随后科研人员指出，晶硅太阳能电池的光致衰减效应主要是因为晶体Si制备而成的太阳能组件经过光照后，其晶体中的硼、氧会形成复合体，导致少子寿命的减少。此外，晶硅太阳能电池在太阳光照射下会出现效率衰退现象，即“光诱导衰退现象”，但通过一定时间后，晶硅电池的效率衰减能够借助相应的热处理又得以恢复。
因为PERC电池的背面使用了氧化铝与氮化硅的双层钝化技术,所以可以减小背表面的载流子的复合速率[4]。不过在这同时也增强了背表面对于光的反射,从而使得太阳能电池的转换效率得到很大的提升?但在这同时,PERC电池同时也存在着光致衰减（LID）的严重问题。当前，单晶PERC电池的LID效益达到了510％,它的衰减机理主要是因为被光照射的时候有硼氧复合体生成,而且它更佳良好的背钝化却同时使得它的有效少子的寿命对于体内少子的寿命衰减变得敏感[5]。多晶PERC电池被光照射的时候同时存在着常规的硼氧复合体有关的光致衰减23％和当电池在比较高温度（5080℃）下会有稍大的辅助光致衰减,这种衰减率达到了510％,这一种新的光致衰减现象被称为LeTID（Light and Elevated Temperature Induced Degradation），不过LeTID的衰减机制尚未能够解释清楚[6]?
第二章 晶硅电池及其光致衰减机理调查研究
2.1晶体硅太阳能电池的工艺制作流程
太阳能电池利用半导体材料的电子特性,把光能直接转化为电能,工作原理基于光伏效应[8]?晶体硅太阳能电池的工业生产流程可分成八个部分。可以分为检测硅片表面制绒和酸洗扩散和制结去除磷硅玻璃等离子刻蚀及酸洗镀减反射膜丝网印刷快速烧结等[9]?
1?检测硅片，硅片是太阳能电池片的载体,硅片的质量就直接决定着太阳能电池片的转换效率强弱,因此需要对材料硅片进行检测?
2?表面制绒，单晶硅绒面的制备是利用硅的各向异性腐蚀,在每平方厘米硅表面形成几百万个四面方锥体也即金字塔结构?制备绒面前,硅片须先进行初步表面腐蚀,在腐蚀绒面后,进行一般的化学清洗?
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