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yabo官网:【干货】单晶硅与多晶硅电池衰减特性研究

2020-11-19 04:15:02

重点讨论了超糖硅电池和锭多晶硅电池的波动差异及其差异原因。结果表明,这种差异的组成主要不受B-O复合物、碳含量、凝血系数和金属离子的影响。

长太阳能电池和发电技术的大面积推进对传统化石燃料发电技术产生了强烈冲击,在能源枯竭和环境污染日益激化的今天,其研究备受关注。太阳能电池根据所用材料的不同分为硅材料电池、半导体化合物电池、有机化合物电池和近年来活跃的钙钛矿电池。

其中硅材料电池的晶体硅电池分为单晶硅和多晶硅电池两类,占90%左右的市场份额[1]。众所周知,单晶硅电池光波(LID)仍然是后遗症行业的许多难题。特别是近年来新的研究开发和产业化的腐蚀发射极和局部腹部识别(PERC)电池,LID值最高可达3%至5%。但是像P型多晶硅电池一样的LID一直很低。

混合一定程度的钚电池会改变晶体生长方式,最终会有不同的LID值。本文重点讨论了LID的影响因素和不同的决定生长方式对LID值的影响。1.LID的影响因素是1)硼氧(B-O)复合物。

B-O复合物是影响LID的主要因素之一,LID值与B浓度成正比,与O浓度平方成正比[2]。2)晶体内部碳(C)含量。

高浓度的C对B-O复合物没有抑制作用[3]。3)分割系数。

硅中氧气的分凝系数为1.25,因此巧克力硅的头部O含量比较高,尾部比较低。锭多晶硅的情况是,如果底部再次凝固,O浓度最低。上部凝结后,O浓度降低。4)硼铁(Fe-B)对的分解-填充模型。

Fe-B对分解成Fe和B,低能Fe充电中心使硅成为Fe污染,提高电池性能。2、实验设计2.1实验仪器硅C/O含量、元件寿命、硅厚度等参数分别使用Nicolet8700傅里叶红外(FT-IR)光谱仪、德国SemilabWT-1000元件寿命测试仪、上海MS203芯片多功能参数检测仪进行测试。电池照明处理使用上海太阳能工程技术研究中心HS1610C热板耐久性实验装置。照明前后电池性能参数的测量采用德国H.A.L.M高精度I-V测量系统。

用中光电设备有限公司的FL-01一体机对硅进行光致发光(PL)和电池的电致发光(EL)测量。2.2实验样品及处置样品收集了具有完全相同电阻率(1 ~ 3)的锭多晶硅(MC-Si)和超拉伸单晶硅(CZ-Si),对原料硅的各种参数进行了测试并适当记录。

然后,将样品用相同的电池加工工艺处理后,分别选择10个电池片,使用热斑点耐久性试验箱进行照明处理,光照强度为1000W/m2,时间为5H。用相同的系统测量照明后电池性能参数,计算照明中的变化率。

3、有关结果,请参阅分析硅各参数对应的光波值的表1。其中,波动1和波动2表示同一条件下电池波动的两个测试。如表1所示,完全相同电阻率的MC-Si和CZ-Si波动的差异主要来自O浓度和C浓度的变化。MC-Si锭过程中使用的陶瓷坩埚是主要化学成分SiO2(99%)、Al2O3(0.5%)、GaO(0.5%)、Si3N4涂层。

相反,在CZ-Si测定过程中使用石英玻璃(石英玻璃),主要化学成分为单一高纯度SiO2(100%),高纯度SiO2为涂层材料[4]。陶瓷本身的SiO2含量比石英玻璃高,Si3N4涂层中O含量高,SiO2涂层高,因此多晶硅比单硅O含量高得多。此外,B-O复合物是影响LID的主要因素之一,LID值与B浓度成正比,与O浓度平方成正比[2];因此,多晶硅O含量高是多晶硅电池波动高的主要原因(图1右)。

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接着,碳含量、碳的分凝系数、受精和锭过程的热场生产不同,MC-Si的C含量明显低于CZ-Si,高浓度的C对B-O复合物没有抑制作用[3]。这也是多晶硅电池波动高于单晶硅电池的原因之一(图2右图)。另外,影响LID的因素有O在硅中的分凝系数为1.25的分凝系数,CZ-Si的情况下,在拉伸过程中头部再次凝结,头发O含量最低。随着熔体的增加,钚贡献的沉淀O的浓度再次下降,使其不受熔体对流的影响,晶体中O的浓度在后期再次升高。

在整个晶体中,O浓度表示倒数的曲线关系,称为轴O曲线[5]。MC-Si的情况下,底部再次凝结,O浓度最低。

顶部最后凝结,O浓度低。MC-Si比较了CZ-Si晶界和遗漏很多,并对遗漏不会导致LID差异的问题进行了研究,结果显示,遗漏对LID没有太大影响。这与MC-Si中对缺失LID的王峰[6]等影响的研究结果一致。

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