一種局部接觸背鈍化太陽能電池中局部接觸開窗區(qū)的測試方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種局部接觸背鈍化太陽能電池中局部接觸開窗區(qū)的測試方法，主要用來測試局部接觸開窗區(qū)的填充效果和寬度，屬于太陽能電池技術領域。
【背景技術】
[0002]常規(guī)的化石燃料日益消耗殆盡，在現有的可持續(xù)能源中，太陽能無疑是一種最清潔、最普遍和最有潛力的替代能源。太陽能發(fā)電裝置又稱為太陽能電池或光伏電池，可以將太陽能直接轉換成電能，其發(fā)電原理是基于半導體PN結的光生伏特效應。
[0003]隨著科技的發(fā)展，出現了局部接觸背鈍化(PERC)太陽能電池，這是新開發(fā)出來的一種高效太陽能電池，得到了業(yè)界的廣泛關注。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，提高長波響應的作用，從而提升電池的轉換效率?，F有的PERC太陽能電池結構主要包括具有PN結的硅片層，以及依次設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、擴散、背拋光、刻蝕和去雜質玻璃、背面沉積氧化鋁或氧化硅薄膜、沉積氮化硅保護膜、正面沉積氮化硅減反射層、背面局部開口、絲網印刷正背面金屬漿料、燒結，即可得到太陽能電池。其中，絲網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)，然后進行燒結。其中，燒結工藝是一個重要的工藝環(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(BSF)以提升太陽電池的開路電壓。
[0004]現有的燒結工藝通常包括升溫和降溫2個步驟，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趕漿料中的揮發(fā)性有機物；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結區(qū))形成銀硅歐姆接觸。這種常規(guī)的燒結工藝對于全鋁背場結構的太陽能電池是完全適用的，因此目前也被應用于PERC太陽能電池。
[0005]然而，發(fā)明人研究發(fā)現:鋁漿在燒結過程中，硅和鋁的化學反應過程大致分成以下五步:
第一步，初步升溫超過300度時，固態(tài)硅開始小量向鋁中擴散；
第二步，繼續(xù)升溫至660度時，固態(tài)鋁開始溶解為液態(tài)，此時硅仍然為固態(tài)，固態(tài)的硅開始溶解在液態(tài)鋁中；在硅鋁交界面上，硅鋁互相擴散開始加劇，鋁逐漸滲入硅片體內；第三步，升溫至燒結最高溫時，硅鋁擴散到達最大程度；在液態(tài)鋁中硅的濃度達到飽和，約30%左右；
第四步，從最高溫開始降溫過程中，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方式凝結固化；由于濃度梯度的驅動力，已經互相擴散進入彼此的鋁和硅開始開始反方向向回擴散；在硅凝固過程中，鋁在硅中被以摻雜的方式保留下來，形成高濃度摻雜的背場(BSF);
第五步，當溫度進一步降低至577度附近時，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電性，可以將擴散至背場的載流子收集并傳輸到金屬鋁層中。
[0006]發(fā)明人發(fā)現，與常規(guī)的全鋁背場相比，局部接觸背鈍化太陽能電池(PERC太陽能電池)最大的不同就是，受局部開口尺寸與形狀的限制，硅鋁反應界面是局限的且遠遠小于常規(guī)全鋁背場。當PERC太陽能電池采用上述常規(guī)的適合全鋁背場太陽電池的燒結工藝時，出現了在應是硅鋁合金的區(qū)域形成空洞的現象。因此，需要對局部接觸的開窗區(qū)域進行填充效果以及寬度檢測。
[0007]現有技術中，一般利用電鏡測試局部接觸背鈍化太陽能電池中局部接觸開窗區(qū)的填充效果和寬度，但存在測量不準的問題。這是因為:現有技術中激光開窗區(qū)域的形狀類似圓柱形的側面，而在制備樣品時，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)的寬度測試值比實際要大，最終造成測試不準的現象。此外，現有制備的樣品邊緣會出現很多裂痕和不平的現象。參見附圖1所示。
[0008]因此，開發(fā)一種局部接觸背鈍化太陽能電池中局部接觸開窗區(qū)的測試方法，以獲得準確的測試結果，顯然具有積極的現實意義。

【發(fā)明內容】

[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能電池中局部接觸開窗區(qū)的測試方法。
[0010]為達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術方案是:一種局部接觸背鈍化太陽能電池中局部接觸開窗區(qū)的測試方法，包括如下步驟:
(1)制樣:在待測試的太陽能電池片正面沿著與硅鋁合金延伸方向成90度的方向進行切割作業(yè)；然后沿著切割線掰斷電池片，得到待測樣片；
所述切割的深度為50~70微米；
(2)采用掃描電鏡測試上述待測樣片切割掰斷處的截面，即可測試局部接觸開窗區(qū)的尺寸。
[0011]上文中，所述步驟(I)中的掰斷電池片是現有方法，現有技術都是直接手工掰斷電池片，獲得待測樣片。
[0012]所述步驟⑵是現有技術，采用掃描電鏡(SEM)檢測截面處局部接觸開窗區(qū)的尺寸可以參照現有的測試方法進行。
[0013]所述局部接觸背鈍化太陽能電池是現有技術，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背面銀電極、貫穿背面鈍化膜的多個背面局部開口。
[0014]上述技術方案中，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)采用激光進行切割。當然，也可以采用金剛刀進行切割作業(yè)，但要控制切割的深度。
[0016]上述技術方案中，所述步驟(2)中，所述測試局部接觸開窗區(qū)的尺寸包括測試背場的厚度。
[0017]由于上述技術方案運用，本發(fā)明與現有技術相比具有下列優(yōu)點:
1、本發(fā)明開發(fā)了一種新的局部接觸背鈍化太陽能電池中局部接觸開窗區(qū)的測試方法，先在待測試的太陽能電池片正面進行切割作業(yè)，然后沿著切割線掰斷電池片得到待測樣片，再用掃描電鏡測試該樣品，實驗證明:本發(fā)明的方法可以較準確地測得截面處局部接觸開窗區(qū)的尺寸，避免了現有技術中在制備樣品時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)明先在待測試的太陽能電池片正面進行切割作業(yè)，然后沿著切割線掰斷電池片得到待測樣片，由此得到的樣品邊緣極少出現裂痕和不平的現象，為后續(xù)的檢測創(chuàng)造了良好的條件；
3、本發(fā)明的方法簡單易行，成本較低，適于推廣應用。
【附圖說明】
[0018]圖1是【背景技術】中現有樣品的SEM圖。
[0019]圖2是本發(fā)明實施例一中樣品的SEM圖。
[0020]圖3是對比例一中樣品的SEM圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結合實施例對本發(fā)明進一步描述。
[0022]實施例一:
參見圖2所示，一種局部接觸背鈍化太陽能電池中局部接觸開窗區(qū)的測試方法，包括如下步驟:
(1)制樣:在待測試的太陽能電池片正面沿著與硅鋁合金延伸方向成90度的方向進行切割作業(yè)；然后沿著切割線掰斷電池片，得到待測樣片；樣品的SEM圖參見圖2所示；
所述切割的深度為50微米；
(2)采用掃描電鏡測試上述待測樣片切割掰斷處的截面，即可測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)采用激光進行切割。
[0024]所述步驟(2)中，所述測試截面處局部接觸開窗區(qū)的尺寸包括測試背場的厚度。
[0025]由圖2也可以看出，最終測得的局部接觸開窗區(qū)的寬度為54微米。
[0026]對比例一:
一種局部接觸背鈍化太陽能電池中局部接觸開窗區(qū)的測試方法，包括如下步驟:
(1)制樣:直接手工掰斷電池片，得到待測樣片；樣品的SEM圖參見圖3所示；
(2)采用掃描電鏡測試上述待測樣片切割掰斷處的截面，即可測試截面處局部接觸開窗區(qū)的尺寸。
[0027]所述步驟(2)中，所述測試截面處局部接觸開窗區(qū)的尺寸包括測試背場的厚度。由圖3也可以看出，最終測得的局部接觸開窗區(qū)的寬度為83微米。
[0028]由上可見，實施例和對比例相比，測試差異為29微米，可以看出針對同一片電池片上可以相差如此之多已經排除掉因不同點的差異導致的結果；因此，本發(fā)明的方法可以更準確地測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，本申請的圖中相對表面也平整很多?？梢姳景l(fā)明的方法是非常有效的。
【主權項】
1.一種局部接觸背鈍化太陽能電池中局部接觸開窗區(qū)的測試方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)制樣:在待測試的太陽能電池片正面沿著與硅鋁合金延伸方向成90度的方向進行切割作業(yè)；然后沿著切割線掰斷電池片，得到待測樣片； 所述切割的深度為50~70微米； (2)采用掃描電鏡測試上述待測樣片切割掰斷處的截面，即可測試截面處局部接觸開窗區(qū)的尺寸。2.根據權利要求1所述的測試方法，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.根據權利要求1所述的測試方法，其特征在于:所述步驟(I)中，所述切割作業(yè)采用激光進行切割。4.根據權利要求1所述的測試方法，其特征在于:所述步驟(2)中，所述測試截面處局部接觸開窗區(qū)的尺寸包括測試背場的厚度。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種局部接觸背鈍化太陽能電池中局部接觸開窗區(qū)的測試方法，包括如下步驟：(1)制樣：在待測試的太陽能電池片正面沿著與硅鋁合金延伸方向成90度的方向進行切割作業(yè)；然后沿著切割線掰斷電池片，得到待測樣片；所述切割的深度為50~70微米；(2)采用掃描電鏡測試上述待測樣片切割掰斷處的截面，即可測試截面處局部接觸開窗區(qū)的尺寸。本發(fā)明的方法可以較準確地測得截面處局部接觸開窗區(qū)的尺寸，避免了現有技術中在制備樣品時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】CN105162416
【申請?zhí)枴緾N201510657096
【發(fā)明人】李琰琪, 王栩生, 邢國強
【申請人】蘇州阿特斯陽光電力科技有限公司, 鹽城阿特斯協(xié)鑫陽光電力科技有限公司
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年10月13日