一种随炉量化全背电池各区域复合电流密度J01和J02的监测方法

本发明涉及太阳能电池领域，具体涉及一种随炉量化全背电池各区域复合电流密度j01和j02的监测方法。

背景技术：

1、bc电池由于正面没有栅线遮挡，能最大程度地利用入射光，因此在光生电流方面极具优势。但是由于正负电极都被转移到了电池的背面，这为工艺过程的探测和分析带来了一些新的问题。其一，n区和p区交界处容易发生边缘复合，这是bc电池特有的复合类型；其二，生产线上通常使用测量电池少子寿命的方式来监测电池的表面钝化状况，但少子寿命测试反映的是整张电池的复合信息，并不能区分复合信息来自插指状结构的哪个区域；其三，pn结区的存在使得电池中除了存在理想因子为1的j01复合外，还存在理想因子为2的j02复合类型，人们常用拟合sunsvoc曲线的方法来提取j01和j02，却很少利用分析少子寿命的方法来提取j01和j02信息，但sunsvoc只能测试金属化后的样品，并且也只能反映电池的整体状况，无法做到分区监控。对于j02的判定，在bc电池中是一个非常重要的问题。j02会极大的影响电池的pff进而使得该类电池的ff难以达标。显然，一种可以在电池各个环节量化bc电池j02来源和大小的简单方法，不仅对电池研发效率的提升，而且对量产时问题的查找等都至关重要。

技术实现思路

1、针对传统的少子寿命测试方法和sunsvoc测试方法无法对bc电池进行分区监控的问题，本发明结合特殊图形化工艺和少子寿命拟合来解决上述问题。通过激光图形化工艺将bc电池背面分为n、p、gap和p+gap四个区域，再通过拟合少子寿命的方式提取每个区域的j01和j02复合信息，以此达到分区监测bc电池复合信息的目的。本方法能够起到分区监测bc电池复合损失的作用，可显著提高工艺监测的辨识度，快速辨别膜层问题，并给出对应的量化分析。

2、为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

3、本发明提供了一种随炉量化全背电池各区域复合电流密度j01和j02的监测方法，包括以下步骤：

4、在全背电池制备过程中，设置监控片，对监控片进行图形化处理，将监控片背面分为p、n、gap和p+gap四个区域；监控片背面不做电极，监控片的其他制备参数与全背电池的制备参数相同；工艺结束后利用sinton少子寿命测试仪分区测试监控片的少子寿命曲线；利用模型拟合少子寿命，提取各个区域的j01和j02。

5、本发明中，对p、n、gap和p+gap四个区域的排布并不作要求，四个区域的面积一样大即可；在本发明的一些具体实施例中，四个区域各占硅片的20％-25％。

6、本发明中，监控片的p区制备工艺与全背电池的p区制备工艺相同；监控片的n区制备工艺与全背电池的n区制备工艺相同；监控片的gap区制备工艺与全背电池的gap区制备工艺相同。

7、优选地，采用pvd工艺制备p、n、gap和p+gap四个区，pvd工艺前将在p、n、gap、p+gap区域之间粘贴高温胶带，pvd工艺结束后撕去胶带，防止各区域之间tco连接短路；或者采用金属掩膜版遮挡各区域之间部分，防止tco连接短路。

8、优选地，所述拟合少子寿命的模型为本征复合模型+双二极管模型，所述本征复合模型为辐射复合和俄歇复合，采用niewelt model，吸收系数来自green model，光子重吸收效应来自fell model，带隙变窄效应来自schenk model。

9、优选地，当所述j01为1～10fa/cm2，j02为1～5na/cm2时，j01主要影响电池的开路电压voc，j02主要影响电池的伪填充因子pff。

10、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

11、本发明通过图形化工艺将bc电池背面分为n、p、gap和p+gap四个区域做成监控片，并通过拟合少子寿命提取了监控片各区域的j01和j02复合信息。一方面，可以监测各段工艺对电池质量的影响，从而锁定限制电池效率的工序；另一方面，可以区分bc电池各区域对电池的影响，从而判断哪个区域起主要限制作用。

技术特征：

1.一种随炉量化全背电池各区域复合电流密度j01和j02的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的随炉量化全背电池各区域复合电流密度j01和j02的监测方法，其特征在于，采用pvd工艺制备p、n、gap和p+gap四个区，pvd工艺前将在p、n、gap、p+gap区域之间粘贴高温胶带，pvd工艺结束后撕去胶带，防止各区域之间tco连接短路；或者采用金属掩膜版遮挡各区域之间部分，防止tco连接短路。

3.根据权利要求1所述的随炉量化全背电池各区域复合电流密度j01和j02的监测方法，其特征在于，所述拟合少子寿命的模型为本征复合模型+双二极管模型，所述本征复合模型为辐射复合和俄歇复合，采用niewelt model，吸收系数来自green model，光子重吸收效应来自fell model，带隙变窄效应来自schenk model。

4.根据权利要求1所述的随炉量化全背电池各区域复合电流密度j01和j02的监测方法，其特征在于，当所述j01为1～10fa/cm2，j02为1～5na/cm2时，j01主要影响电池的开路电压voc，j02主要影响电池的伪填充因子pff。

技术总结
本发明公开了一种随炉量化全背电池各区域复合电流密度J<subgt;01</subgt;和J<subgt;02</subgt;的监测方法，包括以下步骤：在全背电池制备过程中，设置监控片，对监控片进行图形化处理，将监控片背面分为P、N、Gap和P+Gap四个区域；监控片背面不做电极，监控片的其他制备参数与全背电池的制备参数相同；工艺结束后分区测试监控片的少子寿命；利用模型拟合少子寿命，提取各个区域的J<subgt;01</subgt;和J<subgt;02</subgt;。本发明通过图形化工艺将BC电池背面分为N、P、Gap和P+Gap四个区域做成监控片，并通过拟合少子寿命提取监控片各区域的J<subgt;01</subgt;和J<subgt;02</subgt;复合信息。一方面，可以监测各段工艺对电池质量的影响，锁定限制电池效率的工序；另一方面，可以区分BC电池各区域对电池的影响，判断哪个区域起主要限制作用。

技术研发人员：高平奇,苏巧,林豪
受保护的技术使用者：中山大学
技术研发日：
技术公布日：2024/7/18