HJT工艺细节,你了解多少?

HJT⼯艺细节,你了解多少?
异质结 HJT ( Hereto- junctionwith Intrinsic Thin-layer )电池(同时也简称 HIT ,SH1J, SJT 等),H1JT电池的结构如图所⽰。以 N 型单晶硅( C-Si )为衬底光吸收区,经过制绒清洗后,其正⾯依次沉积厚度为5-10nm的本征⾮晶硅薄膜(i-a-Si: H 和掺杂的 P 型⾮晶硅(P-a-Si: H ),和硅衬底形成 p-n 异质结。
硅⽚的背⾯⼜通过沉积厚度为5-10nm的i-a-Si: H 和掺杂的 N 型⾮晶硅(n-a-Si: H )形成背表⾯场,双⾯沉积的透明导电氧化物薄膜(TC0)不仅可以减少收集电流时的串联电阻,还能起到像晶硅电池上氮化硅层那样的减反作⽤。最后通过丝⽹印刷在两侧的顶层形成⾦属基电极,这就是异质结电池的典型结构。
HJT 电池的结构和⼯艺与常规硅基太阳电池有很⼤的区别,总的来说, HJT 太阳电池特点很多。
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(1)结构对称。HJT 电池是在单晶硅⽚的两⾯分别沉积本征层、掺杂层和TC0以及双⾯印刷电极。这种对称结构便于缩减⼯艺设备,相⽐于传统的晶体硅电池, HJT 电池的⼯艺步骤也更少。同时由于 HJT 电池双⾯对称,正反⾯受光照后都能发电,可以做成双⾯发电组件
(2)低温制造⼯艺。HJT 电池采⽤硅基薄膜⼯艺形成 p-n 结发射区,制程中的最⾼温度就是⾮晶硅薄膜的形成温度(200 C ),避免了传统晶体硅电池形成 p-n 结的⾼温(950C),采⽤低温⼯艺在降低能耗的同时还可以减少对硅⽚的热损伤,这就是说, HJT 电池可以使⽤薄型硅⽚做衬底,有利于降低材料成本,做到⼀⽯多鸟。
(3)⾼开路电压。HJT 电池中的本征薄膜能有效纯化晶体硅和掺杂⾮晶硅的界⾯缺陷,因⽽ HJT 电池的开路电压⽐常规电池要⾼很多,量产 HJT 电池的开路电压可以达到735mV以上,有利于获得较⾼的转换效率。
(4)温度特性好。太阳能电池的性能数据通常在25°C的标准条件下测量的⽽光伏组件的性能却是在实际应⽤环境下测量的。⽬前,公布的 HJT 的温度系数为-0.23%/° C ,仅是晶体硅电池温度系数(-0.45%/° C )的⼀半,这使得 HJT 电池在⾼温与低温环境下都具有较好的温度特性。
(5)⽆ LlD 与 PID 效应。由于 HJT 电池衬底通常为 N 型单晶硅,⽽ N 型单晶硅为磷掺杂,不存在 P 型晶硅中的氧复合、础铁复合等,所以 HJT 电池对于 LID 效应是免疫的。HJT 电池的表⾯沉积有 TCO
薄膜,⽆绝缘层,因此⽆表⾯层带电的机会,从结构上避免 PID 现象的发⽣。⽽且市场和组件可靠性测试⽅⾯也没有发现过 PID 效应。
在常规组件的衰减⽅⾯,⼀线企业⼀般承诺10年衰减10%,25年衰减20%。三洋公布过⼀次 HJT 电池的衰减:使⽤13年的组件功率只衰减了2-3%,所以 HJT 电池在发电端优势明显,这也主要得益于其⽆ LID 与 PID 效应。毛细管力
HJT 电池因为其特殊的晶硅/⾮晶硅界⾯态纯化结构,对设备、⼯艺、环境、操作⽔平等要求较常规的晶硅电池制造要⾼得多,⾦属化(主要讨论银浆的情况)要求也必然⾮常⾼,总结起来主要是三个⽅⾯:⾼电性能,对于银浆的体电阻要求⼀般在5.0*10-6⼀⼀10 -5Q. cm ,需要银浆有良好的接触,很低的 Rs 和较⾼的 FF ,良好的印刷性,⽬前的部分 HJT 电池印刷的⽹版开⼝约在40-45um,后续为了降本和提升 IsC ,⽹版的开⼝必然会下降到40um以下,此时需要银浆具备很好的长期稳定印刷性;合格的拉⼒,⽬前主要 HJT 电池制造⼚家的拉⼒要求⼀般约是1N。
⽽低温银浆是基于⼯艺温度在250” C 以下,没有银粉烧结过程,银粉之间、银与基材之间依靠有机树脂相进⾏粘接。不同于传统晶硅电池浆料采⽤⾼温烧结,银粉之间依靠表⾯熔融相互连接,玻璃相在⼀定程度上熔银并刻蚀硅板,形成可靠點结和欧姆接触。因此1N的拉⼒要求对于低温银浆的是⼀个挑战。
⽬前⼤部分 HIT 电池的⾦属化主要是流程是先正⾯印刷,然后烘⼲,再进⾏背⾯印刷,然后再烘⼲,接着进⾏固化,最后测试电池的各项指标。其中,电池正⾯印刷,可以采⽤单次印刷,也可以采⽤ DUP 或者 DP 的印刷⽅式,其中 DP 的印刷⽅式较
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电池的各项指标。其中,电池正⾯印刷,可以采⽤单次印刷,也可以采⽤ DUP 或者 DP 的印刷⽅式,其中 DP 的印刷⽅式较多,主要是为了提⾼⾼宽⽐,获得优良的线型,进⽽得到较⾼的 Isc ,从⽽极⼤提⾼电池效率,⽽背⾯印刷考虑成本原因,以单次为主。
⽹版的使⽤⽅⾯,除了常规的360-16um⽹版,⽆⽹结,380-14/430-13um⾼⽬数⽹版也可以使⽤。烘⼲时间和温度的设定会影响电极棚线的线型和點附⼒,过短的时间和过低的温度,将导致棚线的线型块塌和甜附⼒偏低,并直接会导致效率偏低。固化的时间和温度对拉⼒的影响较⼤,较低的温度和偏短的固化时间,将导致拉⼒偏低。为防⽌对⾮晶硅薄膜的损失,不管是烘⼲还是固化,最⾼设定温度最好不超过220C。非你莫属 王鑫
另⼀种⾦属化⽅法来⾃于总部位于瑞⼠的设备制造商 MeyerBurger ,其于2013年向市场发布 SMWT ( SmartWire 缩写)技术。MeyerBurger 号称与传统5主棚技术相⽐,由于铜线的截⾯为圆形,制成组件后可以将有效遮光⾯积减少30%,同时减少电阻损失,组件总功率提⾼3%。由于30条主棚分布更密集,主棚和细棚之间的触点多达2660个,在硅⽚隐裂和微裂部位电流传导的路径更加优化,因此由于微裂造成的损失被⼤⼤减⼩,产线的产量可提⾼1%。更为重要的是由于主棚材料采⽤铜线,电池的银材料⽤量可以减少80%。但是其设备造价极其昂贵,电池可靠性仍待批量验证。
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