陶龙忠-快速扩散与丝网印刷制备多晶硅太阳电池.ppt

快速扩散与丝网印刷制备多晶硅太阳电池 陶龙忠沈辉中山大学太阳能系统研究所2008 06 07国家高技术研究发展计划 863计划 2006AA05Z409 提纲 太阳电池产业化发展连续式快速扩散设备的介绍方块电阻与扩散温度和扩散时间的关系快速扩散对方块电阻均匀性的影响快速扩散形成的p n结快速扩散对少子寿命的影响与丝网印刷结合制备多晶硅太阳电池及性能分析 图1近年来太阳电池的发展状况 来源于Photon杂志 2008年4月 1 太阳电池产业化发展 图3从1999年至2007年不同种类的太阳电池产量百分比 来源于Photon杂志 2008年4月 图22007年 2006年 全球太阳电池产量分布 来源于Photon杂志 2008年4月 从技术上说 国内的扩散工艺基本上全部采用常规管式扩散 扩散时间长 是整个生产工艺中的瓶颈 并且难以和后继工艺形成连续化生产线 国外研究机构非常重视快速扩散制备太阳电池的研究 并且成功将硅片的清洗腐蚀 扩散 沉积氮化硅薄膜 丝网印刷和烧结这些工艺完全整合成一条连续生产线 促进了规模化和产业化 目前 德国一些太阳电池企业已经开始定购这样的设备 采用连续式快速扩散炉来代替常规管式扩散炉 台时产量可达5600片 图4连续式快速扩散炉的截面图 2 连续式快速扩散设备的介绍 图5陶瓷绳传送带 表1连续式快速扩散与常规管式扩散的比较 试验采用DeutscheSolar的多晶硅片参数为 156mm 156mm 240 40 m P boron 0 5 2 0ohm cm 利用旋转涂源法进行涂源掺杂 掺杂液为磷酸溶液 将掺杂液中磷酸的含量提高到20 以上 可以保证快速扩散方式为恒定源扩散 对于连续式快速扩散 只需要调整扩散温度和扩散时间两个参数 就可得到确定的方块电阻值 3 方块电阻与扩散温度和扩散时间的关系 图6方块电阻与扩散时间的关系 图7方块电阻与扩散温度的关系 图7扩散时间为300s时方块电阻与扩散温度的关系 尽管这种掺杂方式可得到极为均匀的p n结 但显而易见 对于工业化生产 单片旋转涂源法无法满足大规模生产化要求 为此 我们改进了掺杂源和其它工艺 可以成批进行涂膜但又能保证均匀性 有望很快就能应用于实际生产中 图4方块电阻的均匀性 4 快速扩散对方块电阻均匀性的影响 5 快速扩散形成的p n结 图4 10采用霍尔测试仪和二次离子质谱仪测试的P杂质分布情况 6 扩散温度对多晶硅少子寿命的影响 图5在相同的扩散时间下不同的扩散温度对多晶硅片少子寿命的影响 a 多晶硅片 b 初始少子寿命 13 1 s c 860 300s 48 0 s d 850 300s 52 3 s e 840 300s 53 5 s f 830 300s 58 2 s 7 与丝网印刷结合制备太阳电池 采用两种规格和来源的多晶硅片制备多晶硅太阳电池 1 156mm 156mm 240 40 m P boron 0 5 2 0ohm cm DeutscheSolar 2 125mm 125mm 300 40 m P boron 0 5 3 0ohm cm Solarworld制备工艺如下 碱腐蚀去除硅片损伤层涂膜掺杂扩散 方块电阻为50 2ohm sq 去除磷硅玻璃沉积氮化硅薄膜丝网印刷电极及烧结激光去边结测试 表2标准条件下测试的5寸 6寸多晶硅光面电池性能参数 图75寸光面多晶硅太阳电池最高效率IV曲线 图86寸光面多晶硅太阳电池最高效率IV曲线 图9LBIC对6寸多晶硅太阳电池的分析 结论连续式快速扩散已经开始用于国外生产线 它不但可以在极短的时间内完成对硅片的扩散 而且制备出的发射极极为均匀 此外 在高温和快速扩散的条件下 硅片的少子寿命不但没有降低 反而有较大提高 充分说明这种扩散方式对多晶硅片还有良好的吸杂钝化作用 利用连续式快速扩散与丝网