CN105162416A - 一种局部接触背钝化太阳能电池中局部接触开窗区的测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种局部接触背钝化太阳能电池中局部接触开窗区的测试方法，包括如下步骤：(1)制样：在待测试的太阳能电池片正面沿着与硅铝合金延伸方向成90度的方向进行切割作业；然后沿着切割线掰断电池片，得到待测样片；所述切割的深度为50~70微米；(2)采用扫描电镜测试上述待测样片切割掰断处的截面，即可测试截面处局部接触开窗区的尺寸。本发明的方法可以较准确地测得截面处局部接触开窗区的尺寸，避免了现有技术中在制备样品时因样品沿着晶界方向裂开而造成的影响。

Description

一种局部接触背钝化太阳能电池中局部接触开窗区的测试方法

技术领域

本发明涉及一种局部接触背钝化太阳能电池中局部接触开窗区的测试方法，主要用来测试局部接触开窗区的填充效果和宽度，属于太阳能电池技术领域。

背景技术

常规的化石燃料日益消耗殆尽，在现有的可持续能源中，太阳能无疑是一种最清洁、最普遍和最有潜力的替代能源。太阳能发电装置又称为太阳能电池或光伏电池，可以将太阳能直接转换成电能，其发电原理是基于半导体PN结的光生伏特效应。

随着科技的发展，出现了局部接触背钝化（PERC）太阳能电池，这是新开发出来的一种高效太阳能电池，得到了业界的广泛关注。其核心是在硅片的背光面用氧化铝或者氧化硅薄膜(5~100纳米)覆盖，以起到钝化表面，提高长波响应的作用，从而提升电池的转换效率。现有的PERC太阳能电池结构主要包括具有PN结的硅片层，以及依次设于硅片层背面的钝化层、氮化硅薄膜层和铝金属层。其制备方法主要包括如下步骤：制绒、扩散、背抛光、刻蚀和去杂质玻璃、背面沉积氧化铝或氧化硅薄膜、沉积氮化硅保护膜、正面沉积氮化硅减反射层、背面局部开口、丝网印刷正背面金属浆料、烧结，即可得到太阳能电池。其中，丝网印刷正背面金属浆料是指在背面印刷金属电极(如银浆)、铝浆，在正背面印刷金属电极（如银浆），然后进行烧结。其中，烧结工艺是一个重要的工艺环节，其主要目的是在正面和背面形成良好的金属与硅的欧姆接触，另外还要形成铝背场(BSF)以提升太阳电池的开路电压。

现有的烧结工艺通常包括升温和降温2个步骤，其中，升温步骤一般分成三阶段：第一阶段，从室温升至300℃左右，其主要功能是烘干驱赶浆料中的挥发性有机物；第二阶段，从300℃左右升至670℃左右，其主要功能是形成铝背场和硅铝合金接触；第三阶段，从670℃左右升至最高温(800℃左右)，其主要功能是正面银浆烧穿正面氮化硅膜，并与硅片的发射区(pn结区)形成银硅欧姆接触。这种常规的烧结工艺对于全铝背场结构的太阳能电池是完全适用的，因此目前也被应用于PERC太阳能电池。

然而，发明人研究发现：铝浆在烧结过程中，硅和铝的化学反应过程大致分成以下五步：

第一步，初步升温超过300度时，固态硅开始小量向铝中扩散；

第二步，继续升温至660度时，固态铝开始溶解为液态，此时硅仍然为固态，固态的硅开始溶解在液态铝中；在硅铝交界面上，硅铝互相扩散开始加剧，铝逐渐渗入硅片体内；

第三步，升温至烧结最高温时，硅铝扩散到达最大程度；在液态铝中硅的浓度达到饱和，约30%左右；

第四步，从最高温开始降温过程中，由于硅在液态铝中的溶解度开始下降，不断有硅在硅铝交界面上以外延生长方式凝结固化；由于浓度梯度的驱动力，已经互相扩散进入彼此的铝和硅开始开始反方向向回扩散；在硅凝固过程中，铝在硅中被以掺杂的方式保留下来，形成高浓度掺杂的背场(BSF)；

第五步，当温度进一步降低至577度附近时，液态铝和溶解在其中的硅一起凝固，形成铝硅二元相(又称为铝硅合金)，二元相中的硅含量在12.6%左右；硅铝合金有很好的导电性，可以将扩散至背场的载流子收集并传输到金属铝层中。

发明人发现，与常规的全铝背场相比，局部接触背钝化太阳能电池（PERC太阳能电池）最大的不同就是，受局部开口尺寸与形状的限制，硅铝反应界面是局限的且远远小于常规全铝背场。当PERC太阳能电池采用上述常规的适合全铝背场太阳电池的烧结工艺时，出现了在应是硅铝合金的区域形成空洞的现象。因此，需要对局部接触的开窗区域进行填充效果以及宽度检测。

现有技术中，一般利用电镜测试局部接触背钝化太阳能电池中局部接触开窗区的填充效果和宽度，但存在测量不准的问题。这是因为：现有技术中激光开窗区域的形状类似圆柱形的侧面，而在制备样品时，样品总是沿着晶界的方向裂开，因此不能形成圆弧形的切割面，这样样品的裂开角度与圆弧形的切割面总是呈一定的角度，造成的影响就是使得局部接触开窗区的宽度测试值比实际要大，最终造成测试不准的现象。此外，现有制备的样品边缘会出现很多裂痕和不平的现象。参见附图1所示。

因此，开发一种局部接触背钝化太阳能电池中局部接触开窗区的测试方法，以获得准确的测试结果，显然具有积极的现实意义。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种局部接触背钝化太阳能电池中局部接触开窗区的测试方法。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种局部接触背钝化太阳能电池中局部接触开窗区的测试方法，包括如下步骤：

(1)制样：在待测试的太阳能电池片正面沿着与硅铝合金延伸方向成90度的方向进行切割作业；然后沿着切割线掰断电池片，得到待测样片；

所述切割的深度为50~70微米；

(2)采用扫描电镜测试上述待测样片切割掰断处的截面，即可测试局部接触开窗区的尺寸。

上文中，所述步骤(1)中的掰断电池片是现有方法，现有技术都是直接手工掰断电池片，获得待测样片。

所述步骤(2)是现有技术，采用扫描电镜（SEM）检测截面处局部接触开窗区的尺寸可以参照现有的测试方法进行。

所述局部接触背钝化太阳能电池是现有技术，包括硅衬底层、位于硅衬底层底面的背面钝化膜、覆盖于背面钝化膜底面的背面金属层、贯穿于背面钝化膜和背面金属层中且与硅衬底层底面相接触的多个背面银电极、贯穿背面钝化膜的多个背面局部开口。

上述技术方案中，所述步骤(1)中，所述切割作业是在电池片正面的栅线面上。

优选的，所述步骤(1)中，所述切割作业采用激光进行切割。当然，也可以采用金刚刀进行切割作业，但要控制切割的深度。

上述技术方案中，所述步骤(2)中，所述测试局部接触开窗区的尺寸包括测试背场的厚度。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1、本发明开发了一种新的局部接触背钝化太阳能电池中局部接触开窗区的测试方法，先在待测试的太阳能电池片正面进行切割作业，然后沿着切割线掰断电池片得到待测样片，再用扫描电镜测试该样品，实验证明：本发明的方法可以较准确地测得截面处局部接触开窗区的尺寸，避免了现有技术中在制备样品时因样品沿着晶界方向裂开而造成的影响，取得了显著的效果；

2、本发明先在待测试的太阳能电池片正面进行切割作业，然后沿着切割线掰断电池片得到待测样片，由此得到的样品边缘极少出现裂痕和不平的现象，为后续的检测创造了良好的条件；

3、本发明的方法简单易行，成本较低，适于推广应用。

附图说明

图1是背景技术中现有样品的SEM图。

图2是本发明实施例一中样品的SEM图。

图3是对比例一中样品的SEM图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步描述。

实施例一：

参见图2所示，一种局部接触背钝化太阳能电池中局部接触开窗区的测试方法，包括如下步骤：

(1)制样：在待测试的太阳能电池片正面沿着与硅铝合金延伸方向成90度的方向进行切割作业；然后沿着切割线掰断电池片，得到待测样片；样品的SEM图参见图2所示；

所述切割的深度为50微米；

(2)采用扫描电镜测试上述待测样片切割掰断处的截面，即可测试截面处局部接触开窗区的尺寸。

所述步骤(1)中，所述切割作业是在电池片正面的栅线面上。所述切割作业采用激光进行切割。

所述步骤(2)中，所述测试截面处局部接触开窗区的尺寸包括测试背场的厚度。

由图2也可以看出，最终测得的局部接触开窗区的宽度为54微米。

对比例一：

一种局部接触背钝化太阳能电池中局部接触开窗区的测试方法，包括如下步骤：

(1)制样：直接手工掰断电池片，得到待测样片；样品的SEM图参见图3所示；

(2)采用扫描电镜测试上述待测样片切割掰断处的截面，即可测试截面处局部接触开窗区的尺寸。

所述步骤(2)中，所述测试截面处局部接触开窗区的尺寸包括测试背场的厚度。由图3也可以看出，最终测得的局部接触开窗区的宽度为83微米。

由上可见，实施例和对比例相比，测试差异为29微米，可以看出针对同一片电池片上可以相差如此之多已经排除掉因不同点的差异导致的结果；因此，本发明的方法可以更准确地测得截面处局部接触开窗区的尺寸。此外，从图2、3也可以看出，本申请的图中相对表面也平整很多。可见本发明的方法是非常有效的。

Claims (4)

1.一种局部接触背钝化太阳能电池中局部接触开窗区的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)制样：在待测试的太阳能电池片正面沿着与硅铝合金延伸方向成90度的方向进行切割作业；然后沿着切割线掰断电池片，得到待测样片；

所述切割的深度为50~70微米；

(2)采用扫描电镜测试上述待测样片切割掰断处的截面，即可测试截面处局部接触开窗区的尺寸。

2.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于：所述步骤(1)中，所述切割作业是在电池片正面的栅线面上。

3.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于：所述步骤(1)中，所述切割作业采用激光进行切割。

4.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于：所述步骤(2)中，所述测试截面处局部接触开窗区的尺寸包括测试背场的厚度。