10、PERC太阳能电池技术详解

PERC太阳能电池技术详解

1. 介电堆叠钝化

在PERC电池中，使用Al₂O₃或SiO₂作为单一钝化层存在一个主要问题，即在接触形成过程中的烧结环节会出现性能下降。比如，薄的Al₂O₃（<20nm）作为钝化层时，烧结稳定性较差，主要是因为界面Si - H键在高温下解离，导致界面态密度（Dit）增加。为解决这一问题，研究人员尝试使用更厚的Al₂O₃（如>30nm），虽然在一定程度上提高了烧结稳定性，但会出现起泡问题，并且从工业生产角度来看成本较高。

相比之下，使用介电堆叠结构，如SiO₂/SiNₓ或Al₂O₃/SiNₓ，钝化质量保持不变甚至有所提高。这主要是由于堆叠结构提供了氢钝化作用。在不同结构的晶体硅太阳能电池中，介电堆叠钝化的理念得到了广泛应用。第一层（Al₂O₃或SiO₂）通过场效应和化学钝化的良好结合提供表面钝化，第二层（SiNₓ，通常称为覆盖层）则通过改善化学钝化或增强场效应钝化来提高最终的钝化效果。此外，背面的介电堆叠钝化还能通过捕获长波长光来增强太阳能电池的光学性能，减少寄生吸收。

在工业PERC太阳能电池中，通常采用Al₂O₃/SiNₓ进行背面表面钝化。SiNₓ的存在可以增强对Al₂O₃层的保护，防止丝网印刷和烧结的铝浆对其造成渗透和损坏。PECVD SiNₓ工艺有助于激活Al₂O₃的钝化作用，并且由于氢钝化，SiNₓ覆盖层还能提高Al₂O₃层的烧结稳定性。

近期研究表明，SiO₂/Al₂O₃堆叠结构也具有非常好的烧结稳定性。通过改变SiO₂中间层的厚度（dSiO₂），可以调节整个堆叠结构的有效电荷密度（Qeff），进而调节空间电荷场。此外，许多研究人员观察到，SiO₂/Al₂O₃堆叠结构由于氢钝化作用，对硅界面具有出色的化学钝化