等离子清洗机在多晶硅太阳能电池的应用

文章出处：本站 | 网站编辑：深圳纳恩科技有限公司| 发表时间：2022-04-09

低温等离子清洗机的一个显著特点是对工艺参数进行控制，使其具有良好的可靠性和重现性，特别是在工业生产中。低温等离子体清洗技术在不久的将来有望在第三代太阳能电池中发挥重要作用。

低温等离子体由大量的电子、离子、中性粒子组成。低温等离子体中存在复杂的原子分子碰撞过程以及繁多的物理化学反应，这些粒子和这些复杂的过程作用于材料表面，会使材料表面的结构、成分和性能发生变化。

等离子清洗机在多晶硅太阳能电池的应用

清洗电池片表面
电池片表面会因为员工排片或焊接过程中手指碰触会留下指纹以及油污等，电池片表面具有细致的绒面结构，因此清理起来比较困难。油污等会阻碍电池片表面对光的吸收及利用，导致组件的发电效率降低。低温等离子体会通过电离气体产生高温高速的电子束流（宏观呈现低气体温度），束流在轴向风机的作用下吹扫，去除电池表面的油污、指纹等，从而起到清洗的作用。

表面制绒
多晶硅光伏电池表面需要通过制绒工艺来制备一层蠕虫状的绒面，以此来提高光的吸收和利用效率。一般制备工艺是利用硝酸和氢氟酸按一定配比对多晶硅电池表面进行绒面腐蚀制备，在硅片表面形成一层多孔硅。多孔硅可以作为吸杂中心，提高光生载流子寿命并且具有较低的反射系数。但是多孔硅结构松散不稳定，具有较高的电阻以及表面复合率。超声低温等离子体的高速粒子撞击在电池片表面一方面可以将绒面处理的更加细致有序，另一方面也可以使表面结构更加稳定，减少了复合中心的产生。

温性刻蚀
光伏制备工艺中由于磷的扩散，电池片表面及边缘会不可避免的掺入磷元素。光生电子会随着磷的扩散由正面流动到背面，造成PN结短路，从而导致并联电阻降低。并联电阻反映的是电池的漏电水平，它会影响太阳电池的开路电压，它的减小会使开路电压降低，但对短路电流基本没有影响。电池片表面还会形成PSG（磷硅玻璃），PSG易吸收空气中的水分，导致电流降低和功率衰减。超声低温等离子体可以通过粒子吹扫将多余扩散的磷分解，从而达到去除PSG的目的。

表面钝化
光伏电池制备过程中由于切割工序的存在，会在电池片表面形成悬挂键，悬挂键具有捕获光生载流子的作用，限制光电流的产生，是光伏电池较为严重的能量损失方式。超声低温等离子体可以电离氢气体，用氢离子来修补钝化电池片表面的悬挂键，使硅原子恢复到稳定结构。

降低死层影响
在扩散区中，由于不活泼磷原子处于晶格间隙位置，会引起晶格缺陷。由于磷和硅的原子半径不匹配，高浓度的磷还会造成晶格缺陷。因此，在硅电池表层中，少数载流子的寿命极低，表层吸收短波光子所产生的光生载流子对电池的光电流输出贡献甚微，因此，该表层称为“死层”。“死层”的存在是不可避免的，但是可以利用一些方法来降低“死层”的影响。超声低温等离子体的吹扫可以使表面磷原子分布更加均匀，促进磷原子的正确落位，从而降低了电池片表面的死层影响。

传统硅基太阳能制备工艺生产出的多晶硅太阳能电池的光电转换效率在17%左右，难以突破。利用低温等离子清洗机对电池表面进行处理，多晶硅太阳能电池的峰值功率与光电转换效率提升了5%左右。利用等离子清洗机处理多晶硅电池表面的方法，具有使氮化硅表面钝化、去除磷硅玻璃、清洗电池片以及优化表面绒面等作用，因此，利用等离子清洗技术可提升太阳能电池片的产品性能。