硅片质量对太阳能电池性能的影响

本文主要介绍硅片各种不良对太阳能电池性能的影响：
硅锭研磨抛光对太阳能电池性能的影响

作为脆性材料，多晶大锭切方后，在小硅锭表面会有机械损伤层存在，包括碎晶区、位错网络区和弹性应变区，其结构如图1所示。碎晶区又称微裂纹区，是由破碎的硅晶粒组成的；位错网络区存在大量位错；弹性应变区则存在弹性应变，硅原子排列不规整。

图1

由于损伤层的存在，尤其有大量微裂纹的碎晶区的存在，在后续的切片、电池片生产和组件生产过程中，很容易成为裂纹的起始点，引起硅片或电池片的隐裂、微裂纹、崩边和碎片。

图2

因此，多晶大锭在切方成小硅锭后一般都需要通过机械研磨或化学抛光，去除或减少硅锭表面损伤层。

图2 某供应商硅锭未经机械研磨或化学抛光的硅片在电池线生产的平均碎片率约为1.5%左右，而其硅锭经过机械研磨之后的硅片，平均碎片率仅为0.7%，降低了一倍多。

硅片锯痕、台阶和厚薄不均对太阳能电池性能的影响

针对某供应商的锯痕、台阶和厚薄不均片等不良硅片进行了批量实验。其中锯痕片凹凸深度大于30um，台阶片深度为30-40um，厚薄不均片范围为130-330um。

[p] 锯痕、台阶和厚薄不均片由于在硅片上存在局部区域的高低起伏和厚度差异，在电池制造的各道工序会因受力不均而引起碎片率的上升。在丝网印刷工序，尤其对于硅片局部区域高低突变的锯痕和台阶片，很容易造成电极或背场的漏印，引起电极不良。

如图3、4所示，锯痕、台阶和厚薄不均片的碎片率、电极不良率和总报废与不良率均明显高于正常硅片，其中总报废与不良率比正常硅片高了4%-10%。

图3各种不良硅片电池生产对比图

图4各种不良硅片组件生产对比图

硅片的表面沾污对太阳能电池性能的影响

图5手指印造成的硅片表面沾污，在制绒过程中，会出现如异常

图6原始硅片未清洗干净，表面有有机油污污染或清洗液残留等造成的硅片表面沾污，在制绒过程中，会出现异常

图7硅片表面因为有油污等存在，制绒后未能长出金字塔结构的绒面

图8由于原始硅片手指印和有误的存在，在制绒过程中无法去除，在PECVD工序会引起色斑