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1、中山大学太阳能系统研究所 Sun Yat-Sen University Institute for Solar Energy Systems 中山大学太阳能系统研究所 ALD-Al2O 3表 面 钝 化 性 能 及 电池 制 备 工 艺 研 究 报 告 人 ： 朱 彦 斌中 山 大 学 太 阳 能 系 统 研 究 所 中山大学太阳能系统研究所 硅 片 减 薄主 要 内 容一 、 研 究 背 景二 、 ALD-Al2O3钝 化 性 能 研 究三 、 电 池 制 备 工 艺 探 讨四 、 结 论 及 展 望 中山大学太阳能系统研究所 一 、 研 究 背 景太 阳 电 池 成 本 控 制效 率硅 片
2、 厚度成本降低 3 5 0 m2 7 0 m2 4 0 m2 0 0 m1 8 0 m.1 6 0 m.? 中山大学太阳能系统研究所 硅 片 厚 度 降 低 带 来 的 影 响1） 背 面 复 合 增 加2） 长 波 光 吸 收 降 低3） 电 池 片 翘 曲 增 加 电 池 效 率 与 硅 片 厚 度 及 背 面 复 合 速 率 关 系Armin G.Aberle. Surface passivation of crystalline silicon solar cells: A review. Prog.Photovolt:Res.Appl,2000;8:473-487.电 池 效 率 与
3、 硅 片 厚 度 及 背 反 射 率 的 关 系 中山大学太阳能系统研究所 怎 样 解 决 以 上 问 题 ？ 中山大学太阳能系统研究所 二 、 ALD-Al2O 3钝 化 性 能 研 究1.ALD-Al2O 3 起 始 状 态 Al(CH 3)3 化学 吸 附净 化 H2O化 学 吸 附净 化 B. Hoex, M.C.M. van de Sanden, and W.M.M. Kessels Plasma & Materials Processing, Department of Applied Physics Eindhoven University of Technology (TU/e
4、) 中山大学太阳能系统研究所 2.ALD-Al2O 3的 特 点 ：沉 积 温 度 低 ， 200400薄 膜 厚 度 易 控 制 ， 精 确 度 高钝 化 性 能 良 好可 满 足 工 业 化 生 产 （ 3000片 /h） 中山大学太阳能系统研究所 3.ALD-Al2O 3的 钝 化 性 能 ： 4 .4 3 .8 4 4 .7 5 .11 5 .6 1 7 .8 1 8 .6 1 8 .8未 沉 积 2 5 nm 5 0 nm 7 5 nm 1 0 0 nm未 沉 积 Al2 O3 退 火 前 退 火 后少 子 寿 命 测 试 结 果 ， 左 图 为 ALD不 同 厚 度 Al2O3前
5、后 及 退 火 前 后 少 子 寿 命 测 试 结 果 （ s） ， 右 图 为 沉 积100 nm Al2O3退 火 前 后 少 子 寿 命 测 试 结 果 ， 退 火 温 度 450 C， 时 间 30min测 试 样 品 示 意 图 中山大学太阳能系统研究所 退 火 温 度 对 Al2O3钝 化 性 能 的 影 响 退 火 温 度 对 钝 化 性 能 的 影 响（ 时 间 20 min， 氮 气 气 氛 ， 5片 平 均 值 ）024681 01 21 41 61 82 0 4 0 0 4 5 0 4 7 5 5 0 0 5 2 5 5 5 0 退 火 前退 火 后 中山大学太阳能系统研
6、究所 退 火 时 间 对 Al2O3钝 化 性 能 的 影 响051 01 52 02 53 0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 退 火 前退 火 后 退 火 时 间 对 钝 化 性 能 的 影 响（ 温 度 475 ， 氮 气 气 氛 ， 5片 平 均 值 ） 中山大学太阳能系统研究所 Al2O3钝 化 薄 膜 的 高 温 稳 定 性051 01 52 02 5 8 8 0 8 9 0 9 0 0 9 1 0 9 2 0 处 理 前高 温 后 不 同 烧 结 温 度 对 Al2O3钝 化 薄 膜 钝 化 性 能 影 响 中山大学太阳能系统研究所 假 设 在 硅 基 体 中 只 发
7、 生 俄 歇 （ Auger） 复 合 ， 利 用 S.Glunz等 人提 出 的 俄 歇 复 合 模 型 ， 由 eff测 量 到 的 有 效 少 子 寿 命 ；b硅 片 体 寿 命 ；W硅 片 厚 度 ；Seff表 面 复 合 速 率 ；Dn电 子 扩 散 常 数 。可 计 算 得 到 在 ALD-Al2O3钝 化 层 前 ， 硅 片 的表 面 复 合 速 率 为2.34 103 /s， ALD-Al 2O3钝 化 层 后 表 面 复 合速 率 为 3.09 102 /s，表 面 复 合 速 率降 低 一 个 数 量 级 。 中山大学太阳能系统研究所 三 、 电 池 制 备 工 艺 探 讨
8、 ALD-Al 2O3背 面 钝 化 电 池 结 构 示 意 图实 验 流 程 图 中山大学太阳能系统研究所 背 面 电 极 制 备 的 几 种 方 法 ： 中山大学太阳能系统研究所LFC电 极 金 相 图 像 中山大学太阳能系统研究所LFC电 极 轮 廓 表 征 中山大学太阳能系统研究所LFC电 极 SEM图 像 中山大学太阳能系统研究所LFC电 极 区 成 分 分 析 中山大学太阳能系统研究所00.050.10.150.20.25 0.30.350.4 0 0.2 0.4 0.6 0.8IV CharacteristicVoc 610 mVIsc 36.8 mA/cm2FF 71.3%Ef
9、f 16.02%电 池 I-V性 能 测 试 电 极 间 距电 极 大 小电 极 区 成 分LFC后 退 火 处 理 ？ 中山大学太阳能系统研究所 四 、 结 论 及 展 望ALD- Al2O3薄 膜 需 要 通 过 退 火 过 程 来 得 到 其 钝 化 性 能 ；ALD- Al2O3薄 膜 可 以 在 高 温 下 保 持 其 钝 化 性 能 ， 可 以 适 应 太 阳 电 池 生 产 过 程 ；ALD- Al2O3具 有 良 好 的 钝 化 效 果 ,电 池 表 面 复 合 速 率 由 钝 化 前 的 2.34 103 /s下 降 到 钝 化 后 的 3.09 102 /s， 下 降 一 个 数 量 级 ；利 用 LFC制 备 基 于 背 面 钝 化 的 太 阳 电 池 ， LFC背 面 电 极 的 形 貌 及 物 质 成 分 组 成 对 电 池 性 能 影 响 很 大 ， 需 要 优 化 工 艺 ；ALD- Al 2O3未 来 可 能 在 制 备 高 效 电 池 中 得 到 大 规 模 的 应 用 。
朱彦斌ALDAl2O3表面钝化性能及电池制备工艺研究
