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光电薄膜的制备及其光电性质的研究(7)
下面介绍下目前比较成熟的一套制备轨迹薄膜的工艺流程:
2.2.1 硅片切割,材料准备
工业制作硅电池所用的单晶硅材料,一般采用坩锅直拉法制的单晶硅棒,原始的形状为圆柱形,然后切割成方形硅片(或多晶方形硅片),硅片的边长一般为10-15cm,厚度约200-350um,电阻率约1 的P型(掺硼)。
2.2.2 去除损伤层
硅片在切割过程会产生大量的表面缺陷,这就会产生两个问题,首先表面的质量较差,另外这些表面缺陷会在电池制造过程中导致碎片增多。因此要将切割损伤层去除,一般采用碱或酸腐蚀,腐蚀的厚度约10um。
2.2.3 制绒
制绒就是把相对光滑的原材料硅片的表面通过酸或碱腐蚀,使其凸凹不平,变得粗糙,形成漫反射,减少直射到硅片表面的太阳能的损失。对于单晶硅来说一般采用NaOH加醇的方法腐蚀,利用单晶硅的各向异性腐蚀,在表面形成无数的金字塔结构,碱液的温度约80度,浓度约1-2%,腐蚀时间约15分钟。对于多晶来说,一般采用酸法腐蚀。
2.2.4 扩散制结
扩散的目的在于形成PN结,目前普遍采用磷做N型掺杂。由于固态扩散需要很高的温度,因此在扩散前硅片表面的洁净非常重要,要求硅片在制绒后要进行清洗,即用酸来中和硅片表面的碱残留和金属杂质。
2.2.5 边缘刻蚀、清洗
扩散过程中,在硅片的周边表面也形成了扩散层。周边扩散层使电池的上下电极形成短路环,必须将它除去。周边上存在任何微小的局部短路都会使电池并联电阻下降,以至成为废品。目前,工业化生产用等离子干法腐蚀,在辉光放电条件下通过氟和氧交替对硅作用,去除含有扩散层的周边。
扩散后清洗的目的是去除扩散过程中形成的磷硅玻璃。
2.2.6 沉积减反射层:
沉积减反射层的目的在于减少表面反射,增加折射率。广泛使用PECVD淀积SiN,由于PECVD淀积SiN时,不光是生长SiN作为减反射膜,同时生成了大量的原子氢,这些氢原子能对多晶硅片具有表面钝化和体钝化的双重作用,可用于大批量生产。
2.2.7 丝网印刷上下电极
电极的制备是太阳电池制备过程中一个至关重要的步骤,它不仅决定了发射区的结构,而且也决定了电池的串联电阻和电池表面被金属覆盖的面积。最早采用真空蒸镀或化学电镀技术,而现在普遍采用丝网印刷法,即通过特殊的印刷机和模版将银浆铝浆(银铝浆)印刷在太阳电池的正背面,以形成正负电极引线。
2.2.8 共烧形成金属接触
晶体硅太阳电池要通过三次印刷金属浆料,传统工艺要用二次烧结才能形成良好的带有金属电极欧姆接触,共烧工艺只需一次烧结,同时形成上下电极的欧姆接触。在太阳电池丝网印刷电极制作中,通常采用链式烧结炉进行快速烧结。
2.2.9 电池片测试
完成的电池片经过测试分档进行归类。
2.3 有机薄膜的制备
2.3.1配溶液
制备的给体受体复合体结构有机太阳能电池主要有ITO\PEDOT: PSS\P3HT:PCBM\Al结构以及ITO\PEDOT: PSS\MDMO-PPV: PCBM\AI。所配的溶液主要有三类:
(1)为了研究溶剂选择对器件性能影响,将给体材料和受体材料分别溶于不同的溶剂成膜。
P3HT按2%的质量比溶于氯仿,PCBM按2%的质量比溶于氯苯,然后将两者共混配成溶液;P3HT和PCBM按质量比1:1混合,选择氯苯作为共溶剂,按混合材料2%的质量比溶于氯苯配成溶液;P3HT和PCBM按质量比1:1混合,选择四氢吠喃作为共溶剂,P3HT和PCBM共混材料按2%的质量比溶于四氢吠喃配成溶液;P3HT和PCBM按质量比1:1混合,选择二氯苯作为共溶剂,按混合材料2%的质量比溶于二氯苯配成溶液:MDMO-PPV和PCBM按质量比1:4混合,选择甲苯作为共溶剂,按混合材料2%的质量比溶于甲苯配成溶液;MDMO-PPV和PCBM按质量比1:4混合,选择二氯苯作为共溶剂,按混合材料2%的质量比溶于二氯苯配成溶液;MDMO-PPV和PCBM按质量比1:4混合,选择氯苯作为共溶剂,按混合材料2%的质量比溶于氯苯配成溶液;
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