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研究生： 王仕宏
Wang, Shih-Hung
論文名稱： P型矽多晶太陽能電池製程於電勢誘發衰減現象之改善
Improvement of Potential Induced Degradation on Cell-level in P-type-poly Si solar Cell Process
指導教授： 蘇朝墩
Su, Chao-Ton
口試委員: 徐志明
蕭宇翔
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 工學院 - 工業工程與工程管理學系碩士在職專班
Industrial Engineering and Engineering Management
論文出版年： 2017
畢業學年度： 106
語文別： 中文
論文頁數： 44
中文關鍵詞： 太陽能電池 、太陽能系統 、電勢誘發衰減 、臭氧
外文關鍵詞： solar cell, solar system, PID, oxide
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    • 地球暖化的議題在近幾年來不斷的在各大工業國峰會，以及世界上各個經濟實力強盛的國家中，多次討論。其中，重要的政策方向之一就是替代能源，尤其以太陽能發電是最受矚目，亦是最便捷也是最潔淨之一的發電方式。因此，如美∕歐（德國為首）∕日等太陽能技術發展早的國家與地區，早已陸續將太陽能發電列為國家的基本發電項目之一。中國大陸與台灣則是目前世界上太陽能電池與模組出貨量最大的兩個製造地，約各是60％與30％的占比，兩者合幾乎近90％的全世界出貨市占。
    近2-3年來，不論產業、研究單位等皆發現，影響一個太陽能發電系統最大的因子，是一項名為電勢誘發衰減（PID）現象的問題，以矽多晶太陽能電池尤為明顯，最嚴重的情形則是影響系統發電量的50％以上，甚至整個電站報廢的可能性。此議題引起各方研究與探討，無不尋找各式解決方式。
    本文以臭氧氧化層方式介入多晶太陽能電池結構中，在電池電極發射層（emmiter）與抗反射層（SiN）之間加入此一層氧化膜，同時以雙層抗反射層的鍍膜方式，搭配兩層不同鍍膜之折射率值為主要的製造程序。經由實驗數據分析以及運用類神經網路與基因演算法分析，皆指出在適當的臭氧製程濃度下，配上抗反射率鍍膜折射率較高，較易穩定PID衰減率，進而提高矽多晶太陽能電池片與模組抗PID能力與品質。

    Recently, the issue of global warming has been constantly discussed in summits of major industrial countries and in countries with strong economy, where one of the important policy directions is to use alternative energy sources, especially the solar energy. The sunshine is the most convenient and cleanest energy source. Therefore, countries such as the United States / Europe (Led by Germany) / Japan that achieved early development of solar energy technology have long listed solar energy as one of the basic energy sources. China and Taiwan, the two largest manufacturing sites of solar cells and modules in the world, delivered the largest shipments, accounting for approximately 60% and 30%, respectively, of global shipments of solar cells and modules.
    In recent 2-3 years, industries and research units have found that the most significant factor affecting a solar power system is the Potential Induced Degradation (PID), especially for silicon polycrystalline solar cells. For the worst case, the PID problem could reduce power generation by over 50% or even cause the entire power station to be scrapped. Therefore, all parties have conducted an investigation on this issue to find the solution.
    In this study, an ozone oxide layer was deposited in a polycrystalline solar cell structure, where a layer of oxide film was placed between the electrode emitter and a SiN-based anti-reflection layer, and double layer anti-reflection coatings were used, with each coating having different refractive indices. The experimental data were analyzed with the assistance of the Neural network and Genetic algorithm which suggested that an appropriate ozone concentration in the process and a higher refractive index of an anti-reflection coating were likely to stabilize the degradation, which further enhanced the quality and the anti-PID capability of the silicon poly-crystalline solar cells and modules.

    目錄 中 文 摘 要…………………………………………………………..........................i 英 文 摘 要………………………………………………………….........................ii 誌 謝…………………………………………………………........................iv 目 錄………………………………………………………….........................v 圖 目 錄………………………………………………………….......................vii 表 目 錄………………………………………………………….........................x 第一章 緒論…………………………………………………………............................1 1.1緒論……………………………………………....................................1 1.2研究動機……………………………………………………..............................3 1.3研究目的..................................................5 第二章 相關文獻回顧……………………………………………….........................6 第三章 研究方法……………………......................................14 3.1矽多晶太陽能電池製程……………………………….….........................14 3.2臭氧氧化層表面改質製程技術..........………………….................15 3.2.1臭氧............……………………......……………...................16 3.2.2氧化表面改質……….........................................16 3.2.3抗反射膜折射率原理.......................................17 3.3製程實驗規劃……………………………………................................18 3.3.1研究設備及參數與模組EVA封裝材料式樣........................18 3.3.2臭氧表面質改設備........................................18 3.3.3鍍膜層厚度與折射率參數...................................19 3.3.4臭氧製程濃度............................................20 3.3.5臭氧氧化表面改質設備裝設與設定.............................20 3.4臭氧製程濃度確認與完整實驗參數...............................24 3.5運用神經網路與基因演算法進行數據處理..........................26 3.5.1類神經網路..............................................26 3.5.2基因演算法..............................................28 3.5.3應用計算智能處理參數設計..................................29 第四章 實驗結果…….............................................30 4.1電勢誘發衰減製程驗證數據統計.................................30 4.2應用NN+GA輔助驗證實驗數據...................................36 4.3數據分析與工程實務結果比較……………………...........................38 4.4掃描式電子顯微鏡（SEM）與穿透式電子顯微鏡（TEM）觀察組織層…......39 第五章 結論與未來展望..........................................41 5.1結論……………................................................41 5.2未來展望..................................................42 參考文獻………………………………………………………….....….........................43 圖目錄 圖1.1太陽光電系統建置成本架構………………………...........................3 圖1.2不同氧化層製程方式與PID衰減率之關係..........................4 圖1.3 UV燈照射法與PID衰減率....................................4 圖2.1 Hoffman和Ross等設計的溫度循環試驗曲線......................6 圖2.2 Hoffman和Ross等發現溫度循環衰減...........................7 圖2.3 PID測試之EL檢測.........................................7 圖2.4 抗反射膜鍍膜折射率與PID間之關係…………........................8 圖2.5 受偏壓後的模組性能........................................8 圖2.6 (a) PID-cell的SIMS分布圖與(b)樣品相較，Na侵入SiN...........9 圖2.7 顯示Na聚積在SiN / Si界面區域，甚至往內擴散………................9 圖2.8 在EL影像中標示不同顏色區塊對應不同PID程度……….................10 圖2.9 SiNx／Si中含有Na離子…………………………………........................10 圖2.10 六組實驗產生不同程度PID……………………………........................11 圖2.11 具有PSG層的太陽能電池結構……………………………......................11 圖2.12 不同PSG層厚度會有不一樣功率耗損……………………....................12 圖2.13 在SiN與n+發射極中加入一層SiO2………………………....................12 圖2.14 UV燈管裝置在處理機台上………………………...........................12 圖2.15 有無UV形成之氧化層具不同的功率損耗…………….....…...............13 圖3.1標準式多晶太陽能電池製造流程.................................14 圖3.2 多晶太陽能電池片成品……………….................................15 圖3.3 60片型式太陽能模組成品…………………..............................15 圖3.4 氧化層製程介入原有製程內之流程圖.............................17 圖3.5 臭氧形成之氧化膜層在電池片結構中.............................17 圖3.6 臭氧表面質改機設計圖…………………................................19 圖3.7 臭氧表面質改機實機.........................................19 圖3.8 雙層抗反射層鍍膜示意圖......................................20 圖3.9 臭氧氧化表面質改設備裝設實圖.................................22 圖3.10 輸配氣噴淋板……………………………….................................23 圖3.11 噴淋板下方滿佈出氣孔.......................................23 圖3.12 噴淋板組裝完成圖..........................................23 圖3.13 噴淋板下方出氣孔距被處理晶片表面之距離示意圖…….................24 圖3.14 臭氧製程濃度與PID量測結果…………………...........................24 圖4.1 各實驗組的PID衰減率………………………...............................32 圖4.2 第一層鍍膜折射率2.2+第二層鍍膜各折射率……………...................32 圖4.3 第一層鍍膜折射率2.25+第二層鍍膜各折射率……………..................32 圖4.4第一層鍍膜折射率2.3+第二層鍍膜各折射率………………...................33 圖4.5 第一層鍍膜折射率2.35+第二層鍍膜各折射率……………..................33 圖4.6 第一層鍍膜折射率2.36+第二層鍍膜各折射率…………....…..............33 圖4.7 第一層鍍膜各折射率+第二層鍍膜折射率1.7……………...................34 圖4.8 第一層鍍膜各折射率+第二層鍍膜折射率1.9………….......…............34 圖4.9 第一層鍍膜各折射率+第二層鍍膜折射率2.05………….……................35 圖4.10 第一層鍍膜各折射率+第二層鍍膜折射率2.07…….......……...........35 圖4.11 第一層鍍膜各折射率+第二層鍍膜折射率2.1……………..................35 圖4.12 NN軟體設定值.............................................36 圖4.13 RMSE反應曲線圖……………………………………………..........................37 圖4.14 基因演算法參數設定.........................................38 圖4.15 臭氧氧化層在矽多晶太陽能電池片中組織結構-TEM1….................39 圖4.16 臭氧氧化層在矽多晶太陽能電池片中組織結構-TEM2……................40 圖4.17 臭氧氧化層在矽多晶太陽能電池片中組織結構-SEM…..................40 表目錄 表1.1 IEC62804-1:2015測試條件……………………..................……………......2 表1.2 矽晶太陽能電池有無抗PID製程比較……………………........................5 表2.1 經過PID恢復實驗後的電性數據比對................................9 表3.1 鍍膜實驗參數(尚未加入臭氧濃度條件)…………………......................21 表3.2 臭氧濃度實驗................................................22 表3.3 完整製程實驗參數 (加入臭氧濃度條件)............................25 表4.1 所有組別PID測試數據.........................................31 表4.2 倒傳遞網路之結構設計.........................................37 表4.3 GA法結果..................................................38 表4.4 兩法最佳條件比較表..........................................39

    [1] 台灣工業銀行綜研所，2006，Daiwa Securities
    [2] Chen, Y.C., Wang, C.C., Yang S.H., Wang Y.H., Tsai C.T., Lin K.C., Chen G.F. and Huang Walt K.W., Proceedings of the PVMRW, 2014
    [3] Hoffman, A., Ross, R., “Environmental qualification testing of terrestrial solar cell modules”, Proc. of the 13th IEEE PV Spec. Conf., Washington, 1978, 835-842.
    [4] Mon, G.R., Ross, R.G., Electrochemical Degradation of Amorphous-Silicon Photovoltaic Modules. Vegas, NV:18th IEEE PVSC, Las, 1985
    [5] Berghold, J., Frank, O., Hoehne, H., Pingel, S., Richardson, B.,and Winkler, M., Proceedings of the 25th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition, Valencia, Spain, 2010, pp. 3753-3759
    [6] Swanson, R., et al., The Surface Polarization Effect in High-Efficiency Silicon Solar Cells, 15th PVSEC, Shanghai, 2005
    [7] 金鵬、朱亦鳴，2012，關於PID現象對光伏組件影響的研究，中國科技論文在線
    [8] Naumann, V., Hagendorf, C., Grosser, S., Werner, M. and Bagdahn, J., Energy Procedia, 2012
    [9] Schutze, M., Junghanel, M., Koentopp, M., Cwikla, S., Friedrich, S., Muller, J. and Wawer, P., Proceedings of the 37th IEEE Photovoltaic Specialists Conference, Seattle, WA, USA, 2011, pp. 000821-000826
    [10] Hacke, P., Terwilliger, K., Smith, R., Glick, S., Pankow, J., Kempe, M., Bennett, S. and Kloos, M., Proceedings of the 37th IEEE Photovoltaic Specialists Conference, Seattle, WA, USA, 2011, pp. 000814-000820
    [11] Du C.H., Chen C.H., Lung C.H., Chen S.Y., Li L.Y., Lin Y.H. and Yeh J. Andrew, Proceedings of the ECS Journal of Solid State Science and Technology, 2015, pp. 97-100
    [12] Nagel, H., Saint-Cast, P., Glatthaar, M. and Glunz, S., Proceedings of the 29th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition, Amsterdam, Netherlands, 2014, pp. 2351-2355
    [13] 蘇朝墩，2013，品質工程：線外方法與應用，前程文化事業有限公司

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