本文對太陽能電池的暗電流產(chan) 生原因進行了係統的研究。暗電流不僅(jin) 僅(jin) 包括反向飽和電流。還包括薄層漏電流和體(ti) 漏電流。在太陽能電池實際生產(chan) 中，暗電流高於(yu) ５Ａ的電池比例偏高，其產(chan) 生的原因多種多樣。我們(men) 經過長期大量的實驗，研究了暗電流高的原因。並在生產(chan) 中提出了相應的解決(jue) 辦法。

　　1、引言

　　在沒有光照的條件下，給ＰＮ結加反偏電壓（Ｎ區接正，Ｐ區接負），此時會(hui) 有反向的電流產(chan) 生，這就是所謂的暗電流。對太陽能電池而言，暗電流不僅(jin) 僅(jin) 包括反向飽和電流，還包括薄層漏電流和體(ti) 漏電流。反向飽和電流是指給ＰＮ結加一反偏電壓時，外加的電壓使得ＰＮ結的耗盡層變寬，內(nei) 建電場變大，電子的電勢能增加，Ｐ區和Ｎ區的多數載流子數載流子（Ｐ區多子為(wei) 空穴，Ｎ區多子為(wei) 電子）就很難越過勢壘，因此擴散電流趨近於(yu) 零，但是由於(yu) 結電場的增加，使得Ｎ區和Ｐ區中的少數載流子更容易產(chan) 生漂移運動。在這種情況下，ＰＮ結內(nei) 的電流由起支配作用的漂移電流決(jue) 定。漂移電流的方向與(yu) 擴散電流的方向相反，表現在外電路上有—個(ge) 流入Ｎ區的反向電流，它是由少數載流子的漂移運動形成的。由於(yu) 少數載流子是由本征激發而產(chan) 生的，在溫度一定的情況下，熟激發產(chan) 生的少子數量是一定的，電流趨於(yu) 恒定。太陽能電池片可以分３層，即薄層（即Ｎ區），耗盡層（即ＰＮ結），體(ti) 區（即Ｐ區）。複合的過程始終伴隨著載流子的定向移動，必然會(hui) 有微小的電流產(chan) 生，這些電流對測試所得的暗電流的值是有貢獻的，由薄層貢獻的部分稱之為(wei) 薄層漏電流，由體(ti) 區貢獻的部分稱之為(wei) 體(ti) 漏電流。

　　２、實驗及分析

　　在太陽能電池實際生產(chan) 中，暗電流高的電池比例偏高，同碎片率一樣，是影響電池成品合格率的兩(liang) 大主要因素之一。這些電池產(chan) 生的原因多種多樣極其複雜，我們(men) 經過長期大量的實驗，分析了暗電流高與(yu) ５Ａ電池產(chan) 生的具體(ti) 原因，並在生產(chan) 中提出了相應的解決(jue) 辦法。

　　２.１矽片內(nei) 在質量原因

　　鑄造多晶矽相對直拉單晶矽的製備工藝簡單，成本較低，但控製雜質和缺陷的能力也較弱。鑄造多晶矽中的氧、碳、氮、氫及金屬雜質和高密度的晶界、位錯以及微缺陷都有可能造成電池反向電流的增加。所以，在鑄錠過程中應嚴(yan) 格控製矽料的雜質含量，優(you) 化鑄錠工藝，嚴(yan) 格控製矽錠的雜質含量和電阻率等參數，嚴(yan) 格控製微晶缺陷產(chan) 生。圖１顯示的是經過線鋸切割後受損傷(shang) 的矽片表麵情況，表麵完全與(yu) 矽基體(ti) 剝離，大大影響了矽基體(ti) 表麵性質。

圖１鑄造多晶磕蜀出躺醐瞎惦受損傷(shang) 的矽片表麵情況

　　2.2電池的加工工藝原因

　　２.２.１製絨工藝

　　１）潤洗汙染：在多晶矽片酸製絨的生產(chan) 過程中，潤洗係統內(nei) 部會(hui) 生成不溶性鹽類，在對矽片進行潤洗的過程中會(hui) 汙染矽片的表麵，形成ＰＮ結缺陷，進而影響鍍膜，在雜質處未鍍膜或形成鍍膜缺陷，燒結時汙染，尤其是人為(wei) 汙染；優(you) 化電池加工各工序的工藝，避免機械損傷(shang) ，對降低電池的暗電流有非常重要的作用。漿料會(hui) 在在雜質處穿過薄膜層，造成電池的反向暗電流增大。

　　２）風刀油水汙染：主要是壓縮空氣中油水的汙染。在製絨設備中，各工藝槽後均有風刀，其作用是去除矽片表麵的化學液體(ti) 和水。風刀用的氣體(ti) 為(wei) 壓縮空氣，其中含有部分油和水的混合物，它會(hui) 玷汙矽片表麵，從(cong) 而形成表麵缺陷。

　　２.２．２擴散工藝

　　ＰＮ結均勻性差，高方塊電阻的矽片ＰＮ結相對較淺，相同的燒結條件下，ＰＮ結較淺的地方易被漿料穿透，造成漏電流偏大。在生產(chan) 中應嚴(yan) 格控製方塊電阻的大小，調整合適的工藝，使方塊電阻的均勻性提高，從(cong) 而降低電池的暗電流。

       ２.２．３濕法刻蝕工藝

　　濕法刻蝕造成電池暗電流偏高的—個(ge) 重要原因是刻蝕邊緣較大，ＰＮ結遭到破壞，導致鍍膜印刷燒結後漏電。濕法刻蝕的矽片，邊緣較大主要有以下原因：

　　１）濕法刻蝕溶液粘度不足，主要表現為(wei) 刻蝕液中Ｈ２Ｓ０４的濃度偏低；

　　２）化學成分配比不適合；

　　３）刻蝕槽流量過大；

　　４）排風量調節不適合；

　　５）傳(chuan) 輸速度慢等。

　　所以適當調節濕法刻蝕工藝，在保證刻蝕深度的情況下，盡量減小邊緣刻蝕寬度，從(cong) 而在一定程度上可以減少高漏電電池比例。

　　２.２．４不同的漿科，成分不同，性能不同，對電池的參數影響不同

　　不同漿料對氮化矽膜的穿透能力不同，高溫性能不同，從(cong) 而造成電參數性能的較大差異。在燒蘭(lan) 占ｉ型程中，應根據漿料的不同性質采用不同的燒結工藝。

　　２.３人工汙染的原因

　　主要是人手接觸矽片導致矽片受到汙染，汙染物主要是鈉離子。下表中數據為(wei) 製絨、擴散工序均采用機械手裝卸載和製絨、擴散工序均采用人工收片和插片的電池參數對比數據：

　　表1

　　以上對比數據表現為(wei) 采用柳械手插片電池參數Ｉｒｅｖ２＞５Ａ的電池比例均低於(yu) １．５％，明顯低於(yu) 人工插片形成的比例。

　　2.4程造戍機械損傷(shang) 的原因

　　由於(yu) 在電池生產(chan) 過程中各工序會(hui) 不可避免的對矽片造成不同程度的機械損傷(shang) ，嚴(yan) 重者會(hui) 造成矽片的暗裂紋，如果印刷漿料後矽片還沒有碎裂，燒結後漿料通過暗裂紋進入矽片，導致電池漏電偏大。這種矽片在生產(chan) 過程中很難發現，但在ｌＲ下觀測可以看到有微裂紋，表現為(wei) 溫度過高的亮點。因此生產(chan) 過程中應減少矽片的機械碰撞，避免暗裂紋的產(chan) 生。

　　3.結論

　　為(wei) 降低電池的暗電流，提高電池的品質，首先應改善矽錠的內(nei) 在質量，減少矽錠內(nei) 在雜質的含量和缺陷態；其次，減少生產(chan) 各個(ge) 環節的汙染，尤其是人為(wei) 汙染；優(you) 化電池加工各工序的工藝，避免機械損傷(shang) ，對降低電池的暗電流有非常重要的作用。