發(fā)布時(shí)間：2020-05-11 08:47

【摘要】：太陽(yáng)能光伏發(fā)電的成本約為常規(guī)能源發(fā)電成本的2倍,制約了光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。若能從焊接工藝入手,降低其制造成本,提升其光電性能,將有利于光伏發(fā)電的規(guī)模化應(yīng)用。多晶硅太陽(yáng)能電池的背面常燒結(jié)鋁涂層,形成良好的歐姆接觸,稱(chēng)為鋁背場(chǎng),具有降低少數(shù)載流子的表面復(fù)合率、作為良好的反射器提高光的吸收率與改善對(duì)紅外線的響應(yīng)等作用。由于鋁涂層上氧化膜存在去除困難的問(wèn)題,不利于釬焊連接焊帶,工業(yè)上常在電池背面制作銀電極,但其弊端是阻礙背場(chǎng)的形成,降低電池的開(kāi)路電壓。若能避免銀電極的使用,可以提升太陽(yáng)能電池的光電性能,并減少生產(chǎn)成本,因此考慮向鋁背場(chǎng)上直接連接焊帶。采用超聲波輔助釬焊的方法,利用Sn基釬料涂,實(shí)現(xiàn)鋁背場(chǎng)和鋁焊帶的直接連接。研究了鋁背場(chǎng)上氧化膜的去除與鋁背場(chǎng)溶解的規(guī)律,分析了不同超聲時(shí)間下界面的演變及其對(duì)剝離力和接頭電阻的影響,并對(duì)比研究了分別連接至鋁背場(chǎng)和銀電極時(shí)電池組件的光電性能。鋁背場(chǎng)上超聲涂敷Sn-3.5Ag釬料,釬料填入鋁顆�？p隙,去膜后潤(rùn)濕,隨著超聲時(shí)間增加,鋁顆粒氧化膜破碎增多,最后被全部去除。鋁顆粒被釬料包圍后,出現(xiàn)氧化膜缺口,少量鋁溶解于釬料,隨著溶解得越來(lái)越多,逐漸生成Ag_2Al,Ag_3Al_2,析出α-Al。加載超聲時(shí)間為10s時(shí),鋁背場(chǎng)完全溶解于釬料。涂敷Sn-3.5Ag釬料后的接頭電阻隨著加載超聲時(shí)間的增加先下降后上升,在6s左右得到最低值為1.26 mΩ。分析發(fā)現(xiàn),接頭電阻是由鋁顆粒層電阻和Al摻雜p+層薄膜電阻共同決定的。超聲時(shí)間較短、鋁顆粒層氧化膜未去除時(shí),主要受鋁顆粒層影響,電阻較大。隨著鋁顆粒層去膜、潤(rùn)濕、溶解,鋁顆粒層電阻下降,此時(shí)Al摻雜p+層薄膜電阻上升,接頭電阻增大。測(cè)試了鋁焊帶連接至鋁背場(chǎng)后接頭的力學(xué)性能,加載超聲時(shí)間較長(zhǎng)時(shí),鋁背場(chǎng)溶解加劇,接頭的剝離力也明顯增大,超聲時(shí)間6s時(shí)剝離力為1.44 N/mm,在10s時(shí)可達(dá)2.06 N/mm。通過(guò)對(duì)比不同背電極對(duì)組件光電性能的影響,發(fā)現(xiàn)超聲涂敷鋁背場(chǎng)2s后連接鋁焊帶,光電性能較差,超聲涂敷6s左右的性能較穩(wěn)定。時(shí)間為6s,光入射功率為88.0 mW/cm~2時(shí)的填充因子為0.71343,光電轉(zhuǎn)換效率為19.909%,高于同等光照條件下,背電極為銀電極時(shí)的填充因子0.59822,光電轉(zhuǎn)換效率16.045%。
【圖文】：

圖 1-1 太陽(yáng)能與傳統(tǒng)能源的對(duì)比[1]實(shí)際生產(chǎn)中，需要使用焊帶將多片太陽(yáng)能電池的正負(fù)極連接起來(lái)，，使之能組件，有研究表明，太陽(yáng)能電池組件中 40.7%的失效是由電池互聯(lián)的失[3]。電池片已經(jīng)作為市場(chǎng)產(chǎn)品進(jìn)行銷(xiāo)售，因此實(shí)現(xiàn)光伏組件的有效連接具實(shí)意義。目前商用的硅基太陽(yáng)能電池片制作過(guò)程中背面燒結(jié)了鋁涂層，

圖 1-2 各類(lèi)太陽(yáng)能電池的市場(chǎng)份額變化趨勢(shì)與預(yù)測(cè)[1]2[1]所示，目前晶體硅太陽(yáng)能電池在全球太陽(yáng)能電池市場(chǎng)約 65%的份額，并且這一地位在近幾十年仍將保持下轉(zhuǎn)換效率高、技術(shù)成熟等優(yōu)勢(shì)，電池硅片的薄片化生未來(lái)也會(huì)按照高效、降低成本的發(fā)展趨勢(shì)[10]，牢牢占
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TM914.4

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本文編號(hào)：2658198