热氧化工艺对晶体硅太阳能电池性能研究

作者：张猛　王武　胡智星　马琳丽

来源：《世界家苑·学术》2017年第09期

        摘要：本文综述了在晶体硅太阳能电池加工工艺过程中的刻蚀清洗工序后加入热氧化流程，从热氧化的基本原理和车间生产实际应用的角度出发，以生产线正常使用的晶体硅片为试验对象，研究和分析热氧化工艺对晶体硅太阳能电池各项电性能参数及外观的影响。

        关键词：晶体硅；热氧化；二氧化硅；抗PlD

        1引言

        硅热氧化工艺，按所用的氧化气氛可分为：干氧氧化、水汽氧化和湿氧氧化。干氧氧化是以干燥纯净的氧气作为氧化气氛，在高温下氧直接与硅反应生成二氧化硅。水汽氧化是以高纯水蒸汽为氧化气氛，由硅片表面的硅原子和水分子反应生成二氧化硅。水汽氧化的氧化速率比干氧氧化的为大。而湿氧氧化实质上是干氧氧化和水汽氧化的混合，氧化速率介于二者之间。

        2

        氧化工艺在太阳能电池中应用

        太阳能电池制造工艺由制绒、酸洗、扩散、刻蚀清洗、PE、丝网印刷、烧结7道工序组成，在刻蚀清洗后加入热氧氧化工艺，通过在硅片表面生长一层致密的二氧化硅薄膜，利用Si02优秀的绝缘性能、击穿电场高、体电学性能稳定、稳定可重复制造的Si/Si02界面等性质来提高晶硅太阳能电池的电性能参数。

        3抗PlD性能和滴水测试

        PID（Potential Induced Degradation）Test为电位诱发衰减测试，也称之为system Voltage Durability Test。PID最早是Sunpower在2005年发现的。组件长期在高电压作用下使得玻璃、封装材料之间存在漏电流，大量电荷聚集在电池片表面，使得电池片表面的钝化效果恶化，导致FF、Isc、Voc降低，是组件性能低于设计标准。

        通过滴水测试来验证抗PID性能的好坏，将经过热氧工艺的硅片平放于一水平面上，用滴管或滴定笔在距硅片1厘米高处滴饱满的水滴一滴（0.04m1），水滴在10秒内扩散到直径的大小来判断抗PID性能，扩散的直径越大表示抗PID性能越好。

        测试结果如图1、图2所示，经过热氧氧化的硅片水滴在硅片表面分散开呈现亲水性，而未经氧化的硅片水滴依旧呈现疏水性，由此可得出经过热氧氧化的硅片的抗PID性能优于未氧化硅片。

        4电性能参数

        对经过热氧化工艺与未经过热氧化工艺的硅片生产出的太阳能电池成品进行电性能参数对比，对比数据如表1所示。

        从表1中可以看出：经过热氧化工艺后的电池转换效率为20.196%，比未经氧化工艺的电池转换效率20.0%提高了0.1%；电性能参数中开路电压提高了lmV，短路电流提高了0.06%。

        5外观状况

        经过热氧化的硅片在PE工艺后出现了圆形的白点。如图3圈内所示：

        白点形成原因为片子表面的杂质点经过氧化工艺后氧化形成了白色的氧化点，外观形貌为圆形，通过对大量的实验和线上不加氧化的正常工艺产生的电池片外观进行了统计，经过热氧化后的电池表面的白点比例为2.62%，远大于未氧化的白点比例0.05%，由此可以判断热氧化工艺会大幅度增加白点数量。

        6结束语

        热氧化工艺应用在晶硅太阳能电池上可以提高电池转换效率0.1%，经过热氧化的电池外观白点数量比未经过热氧化的多2.5%，因此热氧化工艺对工艺环境及工艺气体纯度很高，经过热氧化工艺的电池比未经过热氧化工艺的电池在抗PID性能上有明显提高。