本文描述了晶體硅太陽能電池片局部漏電現(xiàn)象，分析了晶體硅硅片及電池生產(chǎn)過程中可能產(chǎn)生的漏電原因及預防措施。電池生產(chǎn)過程中刻蝕不完全或未刻蝕、點狀燒穿和印刷擦片或漏漿等情況會產(chǎn)生漏電，嚴重影響電池片的品質，另外發(fā)現(xiàn)Si3N4顆粒、多晶硅晶界等也有可能造成電池片漏電。

　　太陽能發(fā)電由于其具有環(huán)保、高效、節(jié)能以及取之不盡、用之不竭等特點，已成為新能源中最受矚目的能源。太陽能電池是一個巨大的半導體二極管，以半導體材料為基礎進行能量轉換。目前，光伏行業(yè)中晶體硅太陽能電池還是占主導位置。

　　晶體硅太陽電池主要分為兩種，一種是將圓柱形的單晶硅棒切割成單晶硅片；一種是通過鑄錠方式生成多晶硅片。單晶硅棒和多晶鑄錠的質量很大程度上可以影響晶體硅電池片的質量。隨著晶體硅電池利用的日益廣泛，晶體硅太陽電池局部漏電問題逐漸受到人們的關注與重視。因此晶體硅電池漏電原因的分析與討論成為晶體硅電池研究的熱點之一。

　　在晶體硅太陽電池生產(chǎn)過程中，部分晶體硅太陽電池難免會因為各種原因導致局部漏電，甚至短路。晶體硅片在制作生產(chǎn)過程中導致局部漏電主要原因為1）通過PN結的漏電流；2）沿電池邊緣的表面漏電流；3）金屬化處理后沿著微觀裂紋或晶界形成的微觀通道的漏電流。本文主要探究了晶體硅電池漏電的原因，并進行具體分析。

　　一、晶體硅太陽電池工作原理

　　如圖1所示，當處于開路的情況下，當光生電流和正向電流相等的時候，則由于電子和空穴分別流入N區(qū)和P區(qū)，使N區(qū)的費米能級比P區(qū)的費米能級高，在這兩個費米能級之間，P-N結兩端將建立起穩(wěn)定的電勢差Voc（P區(qū)為正，N區(qū)為負）。如果將外電路短路，則外電路中就有與入射光能量成正比的光電流流過，這個電流稱作短路電流，只要光生電流不停止，就會有源源不斷的電流通過電路，P-N結起到了一個電源的作用。這就是太陽能電池的工作原理。

　　圖2是利用P/N結光生伏特效應做成的理想光電池的等效電路圖。

　　圖中把光照下的p-n結看作一個理想二極管和恒流源并聯(lián)，恒流源的電流即為光生電流IL，由于前面和背面的電極和接觸，以及材料本身具有一定的電阻率，基區(qū)和頂層都不可避免的要引入附加電阻。流經(jīng)負載的電流，經(jīng)過它們時，必然引起損耗。在等效電路中，可將它們的總效果用一個串聯(lián)電阻RS來表示。由于電池邊沿的漏電和制作金屬化電極時，在電池的微裂紋、劃痕等處形成的金屬橋漏電等，使一部分本應通過負載的電流短路，這種作用的大小可用一并聯(lián)電阻RSH來等效。本文主要研究的就是在實際太陽電池生產(chǎn)中的漏電原因。

　　二、晶體硅太陽電池漏電分析

　　從晶體硅太陽電池生產(chǎn)工藝流程看，以下幾個因素與電池片漏電有關：1）刻蝕不完全或未刻蝕；2）點狀燒穿；3）印刷擦片或漏漿。對上述三方面進行實驗研究，在研究過程中發(fā)現(xiàn)除了以上三種漏電原因外，還有Si3N4顆粒、多晶晶界等也會造成電池片漏電。

　　1、刻蝕不完全或未刻蝕造成的漏電

　　擴散工藝中在硅片的上表面和周邊都擴散上了N型結，如果不去除周邊的N型結會導致電池片正負極被周邊的N型結聯(lián)接起來，使電池正負極接通，起不到電池的作用了，我們用等離子刻蝕去除太陽能電池的周邊結，其腐蝕反應方程為：

　　CF4------C+4F*（1）

　　Si+4F------SiF4*↑（2）

　　等離子體刻蝕是采用高頻輝光放電反應，使反應氣體激活成活性粒子，如原子或游離基，這些活性粒子擴散到需刻蝕的部位，在那里與被刻蝕材料進行反應，形成揮發(fā)性生成物而被去除。

　　如果硅片未刻蝕或刻蝕不完全沒有及時發(fā)現(xiàn)，并且下傳印刷，將產(chǎn)生局部漏電的電池片，我們可以通過IR紅外熱成像儀，判斷局部漏電硅片是否刻蝕原因產(chǎn)生的。

　　IR紅外熱成像儀的工作原理是在連接電池片的正負極時，使電池片上會形成一個電流回路，當有區(qū)域漏電時，該區(qū)域的電流就會特別大，產(chǎn)生的熱量就會比較多，紅外成像儀可以根據(jù)硅片表面產(chǎn)生的不同熱量轉換為電信號，進而在顯示器上形成熱圖像，可以對發(fā)熱的異常區(qū)域進行準確的識別。