通過調節氮化硅減反膜厚度可制備出呈現各種顏色的彩色多晶硅太陽電池，但如何獲得良好歐姆接觸及拉脫力的電極是彩色多晶硅太陽電池制備的難點。本文通過在常規工藝路徑基礎上增加腐蝕開槽工藝解決了電極性能問題，研究并優化了彩色多晶硅太陽電池減反膜的光學性能和電池的電學性能。該工藝較為簡單，可操作性強，適用于規模生產，電池外觀及可靠性均能滿足市場要求，具備廣闊的應用和市場開拓潛力。

實驗：樣品制備

實驗采用p 型多晶硅片(156 mm×156 mm)，彩色多晶硅太陽電池樣品的制備流程如圖1 所示。所有樣品經多晶硅太陽電池生產的常規工藝進行制絨、擴散、刻蝕后，用板式PECVD 調節一次性鍍膜工藝，在硅片正面沉積藍色、金黃色、紫紅色和綠色的氮化硅減反膜，并通過腐蝕去除印刷區域一定厚度的氮化硅減反膜，然后清洗和甩干，再經過印刷燒結，分別制得藍色、金黃色、紫紅色、綠色共4 種顏色的彩色多晶硅太陽電池。制備完成后，對樣品進行性能測試，其中藍色為常規多晶硅太陽電池，將其設為本文其他彩色多晶硅太陽電池性能測試的對比組。

在本實驗中，氮化硅減反膜的厚度測試采用SENTECH SE 400adv 多角度激光橢偏儀；氮化硅減反膜薄膜沉積后樣品的反射率測試采用R9000-2DMA 全自動D8 積分式反射儀；多晶硅太陽電池的電性能測量采用Halm 測試機；多晶硅光伏組件的電性能測試采用PASAN 功率測試儀。

測試結果及分析

減反膜的反射率測試,沉積4 種顏色的減反膜后，測試硅片表面的反射率，其變化與差異如圖2 所示；不同顏色減反膜的表面反射率與未鍍膜的表面反射率如表1 所示。

隨著減反膜膜厚的增加，平均反射率也依次增高，金黃色、紫紅色和綠色多晶硅太陽電池的反射光在可見光范圍內出現波峰和波谷逐漸增多，這與文獻[5] 的測試結果基本一致。

減反膜的膜厚測試

本文是采用印刷前一次性沉積彩色減反膜的方法，由于減反膜較厚，目前行業市場化的正面電極銀漿無法穿透氮化硅減反膜而到達p-n 結，使正面銀漿與硅基體不能形成良好的歐姆接觸。因此，本文彩色多晶硅太陽電池在制備過程中最重要的工序是腐蝕，即在印刷前需對特定區域減反膜進行腐蝕處理。腐蝕后氮化硅減反膜的厚度也是至關重要的參數，表2 為氮化硅減反膜腐蝕前及腐蝕后腐蝕區域的膜厚對比。


從表2 可以看出，腐蝕后的氮化硅減反膜厚度已滿足目前銀漿的穿透能力，通過燒結，可以與硅機體形成良好的接觸，這在下文電池的電性能參數上也可以體現出來。

彩色多晶硅太陽電池的電性能測試

表3 是不同顏色多晶硅太陽電池的電性能參數表。從表3 可以看出，當折射率不變，隨著膜厚的增加，膜的鈍化效果在增加，Voc 有增加的趨勢，但不明顯；而Isc 卻明顯降低，這是由于膜厚增加導致反射率增加；同時膜越厚，膜層的吸光作用也越強[5]。另外，其他顏色的多晶硅太陽電池Rs 比藍色的略有增加，但從電性能數據來看，電極已與硅基體形成了良好的歐姆接觸。

彩色多晶硅光伏組件功率測試

圖3 為彩色多晶硅光伏組件功率的增益情況。從圖3 中數據點可以看出，彩色多晶硅光伏組件都是有正增益的，最高可增益8% 左右。

彩色多晶硅太陽電池的正電極拉力測試

采用350 ℃的電烙鐵對彩色多晶硅太陽電池的正面電極進行焊接，并測試焊接拉力。4 種顏色的多晶硅太陽電池的拉力測試結果如表4 所示，圖4 為綠色多晶硅太陽電池的拉力曲線。



從表4 可以看出，該工藝所制作的彩色多晶硅太陽電池的正電極拉力完全符合要求。

2 結論

本文利用PECVD 一次性沉積彩色減反膜，并通過腐蝕降低印刷區域的減反膜厚度，經過印刷燒結后，制得彩色多晶硅太陽電池。

結論

通過測試可知：

1) 沉積的彩色減反膜越厚，表面的反射率越高，吸光效果也越明顯，對電池電流的影響也越明顯，但對電壓增益不太明顯；

2) 腐蝕后的減反膜厚度可以使正面電極與硅基體形成較好的歐姆接觸；

3) 電極的焊接拉力完全滿足要求，雖然彩色多晶硅太陽電池的效率比傳統藍色多晶硅太陽電池的效率低了很多，但在封裝之后，彩色多晶硅光伏組件的功率有明顯的增益。