本文描绘了晶体硅太阳能电池片部分漏电现象，剖析了晶体硅硅片及电池出产进程中或许发生的漏电原因及预防措施。电池出产进程中刻蚀不彻底或未刻蚀、点状烧穿和印刷擦片或漏浆等状况会发生漏电，严重影响电池片的质量，别的发现Si3N4颗粒、多晶硅晶界等也有或许构成电池片漏电。
太阳能发电因为其具有环保、高效、节能以及取之不尽、用之不竭等特色，已成为新动力中最受注目的动力。太阳能电池是一个巨大的半导体二极管，以半导体资料为根底进行能量转化。现在，光伏职业中晶体硅太阳能电池仍是占主导方位。
晶体硅太阳电池首要分为两种，一种是将圆柱形的单晶硅棒切割成单晶硅片；一种是经过铸锭方法生成多晶硅片。单晶硅棒和多晶铸锭的质量很大程度上能够影响晶体硅电池片的质量。跟着晶体硅电池使用的日益广泛，晶体硅太阳电池部分漏电问题逐步遭到人们的注重与注重。因而晶体硅电池漏电原因的剖析与评论成为晶体硅电池研讨的热门之一。
在晶体硅太阳电池出产进程中，部分晶体硅太阳电池不免会因为各种原因导致部分漏电，乃至短路。晶体硅片在制造出产进程中导致部分漏电首要原因为1）经过PN结的漏电流；2）沿电池边际的外表漏电流；3）金属化处理后沿着微观裂纹或晶界构成的微观通道的漏电流。本文首要探求了晶体硅电池漏电的原因，并进行具体剖析。
一、晶体硅太阳电池作业原理
如图1所示，当处于开路的状况下，当光生电流和正向电流持平的时分，则因为电子和空穴别离流入N区和P区，使N区的费米能级比P区的费米能级高，在这两个费米能级之间，P-N结两头将建立起安稳的电势差Voc（P区为正，N区为负）。假如将外电路短路，则外电路中就有与入射光能量成正比的光电流流过，这个电流称作短路电流，只需光生电流不中止，就会有连绵不断的电流经过电路，P-N结起到了一个电源的作用。这便是太阳能电池的作业原理。
图2是使用P/N结光生伏特效应做成的抱负光电池的等效电路图。
图中把光照下的p-n结看作一个抱负二极管和恒流源并联，恒流源的电流即为光生电流IL，因为前面和反面的电极和触摸，以及资料自身具有必定的电阻率，基区和顶层都不可防止的要引进附加电阻。流经负载的电流，经过它们时，必定引起损耗。在等效电路中，可将它们的总作用用一个串联电阻RS来表明。因为电池边际的漏电和制造金属化电极时，在电池的微裂纹、划痕等处构成的金属桥漏电等，使一部分本应经过负载的电流短路，这种作用的巨细可用一并联电阻RSH来等效。本文首要研讨的便是在实践太阳电池出产中的漏电原因。
二、晶体硅太阳电池漏电剖析
从晶体硅太阳电池出产工艺流程看，以下几个要素与电池片漏电有关：1）刻蚀不彻底或未刻蚀；2）点状烧穿；3）印刷擦片或漏浆。对上述三方面进行试验研讨，在研讨进程中发现除了以上三种漏电原因外，还有Si3N4颗粒、多晶晶界等也会构成电池片漏电。
1、刻蚀不彻底或未刻蚀构成的漏电
分散工艺中在硅片的上外表和周边都分散上了N型结，假如不去除周边的N型结会导致电池片正负极被周边的N型结联接起来，使电池正负极接通，起不到电池的作用了，咱们用等离子刻蚀去除太阳能电池的周边结，其腐蚀反响方程为：
CF4——C+4F*（1）
Si+4F——SiF4*↑（2）
等离子体刻蚀是选用高频辉光放电反响，使反响气体激活成活性粒子，如原子或游离基，这些活性粒子分散到需刻蚀的部位，在那里与被刻蚀资料进行反响，构成挥发性生成物而被去除。
假如硅片未刻蚀或刻蚀不彻底没有及时发现，而且下传印刷，将发生部分漏电的电池片，咱们能够经过IR红外热成像仪，判别部分漏电硅片是否刻蚀原因发生的。
IR红外热成像仪的作业原理是在衔接电池片的正负极时，使电池片上会构成一个电流回路，当有区域漏电时，该区域的电流就会特别大，发生的热量就会比较多，红外成像仪能够依据硅片外表发生的不同热量转化为电信号，进而在显现器上构成热图画，能够对发热的反常区域进行精确的辨认。
刻蚀不彻底或未刻蚀的硅片在IR下表现为电池片边际发红，如图3所示。刻蚀不彻底或未刻蚀的电池片在进行四周打磨后漏电流会削减到2A以下，如表1所示。
以上几点能够判别为刻蚀不彻底或未刻蚀构成的。刻蚀不彻底首要是因为硅片边结因为设备原因或人为原因未去除洁净，导致漏电过大的反常现象首要有以下原因：1）刻蚀功率过小；2）刻蚀时刻缺乏；3）刻蚀压力动摇导致刻蚀不均；4）刻蚀时机台毛病，致使刻蚀未进行彻底；5）刻蚀时，硅片底部托盘未旋转，导致刻蚀不均；6）人为原因，将未刻蚀硅片下传；针对以上原因需求加强刻蚀机的监控，添加人员的责任意识。
2、点状烧穿构成的漏电
点状烧穿一般意义上指IR拍照出呈现点状发红的漏电现象，具体表现如图4所示，其首要由以下三种要素引起，1）隐裂引起的点状烧穿；2）微隐裂引起的点状烧穿；3）不知道要素引起的点状烧穿。
隐裂引起的点状烧穿首要有两种方法发生，1）分散前隐裂即在分漫步磷源顺着裂缝分散，然后导致上下导通，发生点状烧穿；2）印刷前隐裂即在印刷进程中，浆料恰巧印过裂缝，银浆经过裂缝浸透到反面发生点状烧穿。关于由隐裂而发生的点状烧穿，咱们有必要标准出产现场操作，尽量防止发生隐裂片的或许。比方装舟卸舟时轻拿轻放，坚持印刷机台洁净平坦等等。
微隐裂引起的点状烧穿首要是因为硅片自身晶体结构存在缺点，在烧结进程中会损坏晶体结构，银浆顺着晶界浸透至基区，然后发生漏电。咱们一般也称此现象为微隐裂。判别是硅片自身的缺点仍是晶体硅电池出产进程中导致的点状烧穿，咱们需求凭借扫描电镜进行剖析。
由扫描电镜即扫描电子显微镜（ScanningElectronMicroscope，简称SEM），首要用于调查样品的外表描摹、分裂面结构、管腔内外表的结构等，所取得的图画立体感强，可用来调查样品的各种描摹特征。
由SEM图片可知：微隐裂正面与反面均存在凹槽缺点，导致点状烧穿，如图5所示。关于此类由晶体缺点引起的点状烧穿，假如要下降其发生的或许性，则需求在进料时加一道检测工序，丈量每片质料片的少子寿数散布，除掉反常片。但该工序费时吃力，可行性有待进一步商讨。
3、擦片或漏浆构成的漏电
擦片首要是指在印刷进程中呈现的印刷不良片用酒精等将栅线擦洗洁净后从头印刷的电池片。这些电池片假如没有处理好，能够看到如图6所示的描摹。在显微镜下调查能够看到还有部分浆料残留在硅片外表，IR图画显现有大面积漏电，EL图画显现外表有大面积污染，
SEM图画显现能够看到鳞次栉比的细点，这些细点即为银浆，在擦片的进程中银浆渗进电池片里；小颗粒银浆是团状银浆在烧结进程中构成玻璃态构成的大面积漏电。
构成擦片漏电的原因首要为人为操作不标准导致的，1）人为的擦片损坏Si3N4膜面，使Si3N4钝化作用失效；2）绒面凸起部分在人为冲突进程中极易受损，使电池片p型暴露，印刷后直接与金属电极导通发生短路；3）即便擦片后表观看来已无浆料，但仍会有少数浆料残留在绒面凹陷处，烧结后成为金属复合中心，下降少子寿数，漏电显着增大；4）擦片进程中不免使电池片四周沾到浆料，构成pn结导通，发生漏电。
漏浆首要包括边际漏浆和外表漏浆两种，边际漏浆是指电池片四周沾到浆料，构成pn型导通，发生漏电如图7所示；边际漏浆和刻蚀不彻底只看IR图画很难区别，有必要在SEM或许基恩士下调查方能精确判别。
外表漏浆是指电池片在印刷前有隐裂，印刷时隐裂处沾染上铝浆，烧结时铝浆随银浆一同被烧进PN结，而导致PN结被烧穿，引起的漏电如图8所示。平面图上显着看到浆料（赤色线条围住的区域），这些浆料以铝浆为主。
4、其他原因构成的漏电
Si3N4颗粒有或许构成漏电如图9所示，Si3N4颗粒首要来历：1）铸造多晶硅时在坩埚外表喷涂的Si3N4掉落融入硅锭所构成的；2）镀膜时SiH4的含量偏高，构成Si3N4颗粒。Si3N4颗粒的晶粒贯穿电池片的层错，使PN结导通而导致漏电。
晶界缺点有或许构成漏电如图10所示，其原因首要为1）杂质原子简单在晶界方位会集，构成各类缺点和复合中心；2）高温分散的原子也简单沿着位错和晶界构成细小的桥路漏电。
三、定论
剖析了晶体硅硅片及电池出产阶段或许发生的漏电原因及预防措施。在电池出产进程中发生漏电的首要原因为：1）刻蚀不彻底或未刻蚀2）点状烧穿3）印刷擦片或漏浆等，严重影响电池片的质量。在剖析进程中还发现Si3N4颗粒、多晶晶界等也有或许构成电池片漏电，在今后的研讨中也需求要点注重。
