太阳能电池多晶硅表面激光制绒技术研究进展

作     者：成健 廖建飞 杨震 孔维畅 刘顿 CHENG Jian;LIAO Jianfei;YANG Zhen;KONG Weichang;LIU Dun

作者机构：湖北工业大学机械工程学院中英超快激光研究中心武汉430068 

出 版 物：《材料导报》 (Materials Reports)

年 卷 期：2023年第37卷第6期

页      面：12-21页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0703[理学-化学] 

基　　金：中央军委装备预先研究基金项目(6141C25) 湖北省自然科学基金面上项目(2019CFB509)。 

主　　题：激光制绒 反射率 化学后处理 多晶硅 太阳能电池 

摘      要：太阳能作为一种绿色可持续的清洁能源,可以转化为热能或电能,是传统能源最重要的替代品。多晶硅太阳能电池由于具有较低的成本而被广泛用于光伏发电领域,降低多晶硅片表面反射率是提升多晶硅太阳能电池效率的重要手段之一。本文分析了硅基太阳能绒面微结构的吸光原理,梳理了各类常见制绒方法。在此基础之上,总结了激光制绒的各类加工方法,概括了不同激光加工方法对多晶硅片表面绒面产生的相应效果,其中,激光复合方法制绒的效果普遍优于单一激光制绒。随后从激光加工工艺的角度,分析了激光加工主要参数对绒面微结构形貌的影响:由于不同波长下多晶硅材料的吸收率不同,各加工效果亦不相同;通过调整脉冲激光加工中的重复频率、扫描速度等参数,可影响制绒面凹坑间距进而改变绒面微结构的密度,通过调整功率、单脉冲能量等因素则影响微结构的烧蚀程度或深度;而入射角度、能量分布及脉宽对制绒亦有明显效果。对比发现,各典型绒面微结构的形貌中,V形纹理比U形纹理更能有效地捕捉吸收光线,而二维复合型陷光微结构比单一型陷光微结构吸光性更好。在此基础之上,论述了化学后处理对提升多晶硅片绒面质量的作用体现,表明化学后处理能改善或消除多晶硅片经激光制绒后形成的熔覆层等相关缺陷,经化学后处理后制成的多晶硅太阳能电池效率显著提高。文章最后对太阳能电池多晶硅表面激光制绒技术进行了总结与展望。