光伏技术 | 半片边缘钝化技术

学术   2024-09-05 20:45   河南  

半片边缘钝化技术(Passivated Edge Technology, PET)是一种用于提高太阳能电池性能的重要技术,特别是在叠瓦太阳能电池的生产中。这种技术通过在电池的边缘形成一层钝化层,有效减少了电池边缘的载流子复合,从而提高了电池的光电转换效率和整体性能。

1. 半片边缘钝化处理目的

目前的组件半片技术需要对整片电池进行切割分成半片,而切割过程中会对电池片的边缘造成损伤,导致边缘复合增加,进而影响电池片的填充因子(FF)和效率,半片钝化技术正是针对这一问题而开发的,通过对切割边缘进行钝化处理,修复损伤,恢复电池片的性能。

2. 半片边缘钝化技术原理

对切割边缘进行特殊处理,以减少边缘复合损失。通过在切割边缘形成一层钝化层,该层能够有效地阻止电荷在边缘的复合,从而降低复合速率,提高电池的少子寿命和开路电压,同时,钝化层还可以防止金属电极与硅片的直接接触,避免金属诱导的表面复合,进一步提高光电转换效率。

3. 电池片钝化技术优点

① 减少表面缺陷

钝化层能够覆盖电池片表面的缺陷,减少光生载流子与缺陷的复合机会。

② 降低表面复合速率

钝化层能够降低表面复合速率,使更多的光生载流子能够参与到光电转换过程中。

③ 提高少子寿命

由于表面复合的减少,光生载流子在电池片内的存活时间(即少子寿命)得以延长。

④ 提高开路电压

开路电压是太阳能电池性能的重要指标之一,钝化层能够提高开路电压,从而提升电池的整体性能。

4. 各类电池钝化技术

① 氧化铝(Al₂O₃)背钝化

在电池片背面沉积一层氧化铝薄膜作为钝化层,氧化铝具有良好的绝缘性和化学稳定性,能够有效阻止电荷复合。

② 氮化硅(SiNx)背钝化

氮化硅也是一种常用的钝化材料,其具有较高的透光性和良好的钝化效果,通过在电池片表面沉积一层氮化硅薄膜,可以实现有效的钝化。

③ 隧穿氧化层钝化接触(TOPCon)技术

在N型硅片背面沉积一层极薄的氧化硅层,再沉积一层重掺多晶硅薄膜,实现背面的隧穿钝化,这种技术能够显著提高开路电压和填充因子。

④ 异质结(HJT)技术

在N型硅片基底上采用非晶硅形成异质结并作为钝化层。异质结开路电压相对较高,且最外层制备透明导电氧化物层(TCO),能够进一步提高电池性能。

5. 边缘钝化技术方式

① 化学钝化

利用化学溶液对切割边缘进行处理,形成一层化学钝化层。这种方法操作简便,成本较低,但需要注意控制处理时间和溶液浓度,以避免对电池片造成二次损伤。

② 物理钝化

通过物理手段(如激光、等离子体等)对切割边缘进行改性处理,形成一层物理钝化层。这种方法具有较高的精度和可控性,但设备成本较高。

③ 薄膜沉积

在切割边缘沉积一层具有钝化作用的薄膜(如SiNx、SiO2、Al2O3等),通过薄膜的钝化作用来降低边缘复合。这种方法需要精确的沉积工艺和高质量的薄膜材料。

6. 边缘钝化技术总结

半片边缘钝化技术的应用可以显著提高电池的填充因子(FF),减少由于切割造成的效率损失。例如,通过在叠瓦电池的边缘使用PET技术,可以观察到填充因子的增益,尤其是在使用热激光划片(TLS)技术后,钝化处理的电池比未处理的电池具有更高的填充因子增益。

此外,钝化层的稳定性对于太阳能电池的长期性能至关重要。研究表明,沉积了一定厚度AlOx薄膜的电池在长时间后其性能波动很小,显示出良好的边缘钝化稳定性。

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