晶硅光伏电池漏电原因分析与探究

本文描述了晶体硅太阳能电池片局部漏电现象，分析了晶体硅硅片及电池生产过程中可能出现的漏电原因及预防措施。电池生产过程中刻蚀不完全或未刻蚀、点状烧穿和印刷擦片或漏浆等情况会出现漏电，严重影响电池片的品质，另外发现Si3N4颗粒、多晶硅晶界等也有可能造成电池片漏电。

太阳能发电由于其具有环保、高效、节能以及取之不尽、用之不竭等特点，已成为新能源中最受瞩目的能源。太阳能电池是一个巨大的半导体二极管，以半导体材料为基础进行能量转换。目前，光伏行业中晶体硅太阳能电池还是占主导位置。

晶体硅太阳电池重要分为两种，一种是将圆柱形的单晶硅棒切割成单晶硅片；一种是通过铸锭方式生成多晶硅片。单晶硅棒和多晶铸锭的质量很大程度上可以影响晶体硅电池片的质量。随着晶体硅电池利用的日益广泛，晶体硅太阳电池局部漏电问题逐渐受到人们的关注与重视。因此晶体硅电池漏电原因的分析与讨论成为晶体硅电池研究的热点之一。

在晶体硅太阳电池生产过程中，部分晶体硅太阳电池难免会因为各种原因导致局部漏电，甚至短路。晶体硅片在制作生产过程中导致局部漏电重要原因为1）通过PN结的漏电流；2）沿电池边缘的表面漏电流；3）金属化处理后沿着微观裂纹或晶界形成的微观通道的漏电流。本文重要探究了晶体硅电池漏电的原因，并进行具体分析。

一、晶体硅太阳电池工作原理

如图1所示，当处于开路的情况下，当光生电流和正向电流相等的时候，则由于电子和空穴分别流入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结两端将建立起稳定的电势差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，只要光生电流不停止，就会有源源不断的电流通过电路，P-N结起到了一个电源的用途。这就是太阳能电池的工作原理。

图2是利用P/N结光生伏特效应做成的理想光电池的等效电路图。

图中把光照下的p-n结看作一个理想二极管和恒流源并联，恒流源的电流即为光生电流IL，由于前面和背面的电极和接触，以及材料本身具有一定的电阻率，基区和顶层都不可防止的要引入附加电阻。流经负载的电流，经过它们时，必然引起损耗。在等效电路中，可将它们的总效果用一个串联电阻RS来表示。由于电池边沿的漏电和制作金属化电极时，在电池的微裂纹、划痕等处形成的金属桥漏电等，使一部分本应通过负载的电流短路，这种用途的大小可用一并联电阻RSH来等效。本文重要研究的就是在实际太阳电池生产中的漏电原因。