SE电池工艺与技术.ppt

SE电池工艺与技术 硅片检验 化学表面处理 磷扩散 周边及背结刻蚀 PECVD镀膜 丝网印刷 烧结 分档测试 检验包装 传统电池工艺 优点 工艺简单 设备自动化程度较高 易于规模化生产 成本较低缺点 光电转换效率较低 传统电池工艺的优缺点 在扩散工序 低参杂浓度可以降低少数载流子的体复合几率 且可以进行较好的表面钝化 降低少数载流子的表面复合几率 从而减小电池的反向饱和电流 提高电池的开路电压和短路电流 传统电池工艺分析 制约传统电池光电转换效率的环节最重要的是扩散和金属化两道工序 这两道工序是相互制约的一对矛盾 金属化工序 电池正 背面需要印刷银浆和铝浆 从而需要高的表面参杂浓度来获得好的欧姆接触 低的表面参杂浓度 在制作电极时使金属和硅接触部分形成高的 传统电池工艺分析 另外 因越靠近太阳电池的表面 光生载流子的产生率越高 而越靠近扩散结光生载流子的收集率越高 故浅扩散结可以在高载流子产生率的区域获得高的收集率 提高电池的短路电流 传统电池工艺分析 接触电阻 而且扩散区的薄层电阻较大 也增加了对光生电流的阻力 从而进一步增加太阳电池的串联电阻 降低电池的填充因子 最终使电池光电转换率下降 因此 在传统硅太阳电池中 扩散的浓度要适应印刷电极的要求 通常要求扩散有较高的参杂浓度 在较高的参杂浓度下 硅片表面载流子复合率较高 会减小短路电流密度 从而使效率下降 传统电池工艺分析 从电池开路电压和短路电流角度考虑 应当进行低浓度参杂 从填充因子及电极与电池片接触角度考虑 应当进行高浓度参杂 那么 能够很好解决二者之间矛盾的工艺方法 是在电池片表面制作选择性发射极 即在电极接触区域采用高浓度参杂 在光吸收区域采用低浓度参杂 选择性发射极的优点 1 在活性区形成低掺杂浅扩散区带来的好处可以在高载流子产生率的区域获得高的收集率 提高电池的短路电流Isc 2 在电极栅线底下及其附近形成高掺杂深扩散区带来的好处做电极时容易形成欧姆接触 且此区域的体电阻较小 从而降低太阳电池的串联电阻 提高电池的填充因子FF 杂质深扩散可以加深加大横向 选择性发射极的优点 n p结 而横向n p结和在低掺杂区和高掺杂区交界处形成的横向n n高低结可以提高光生载流子的收集率 从而提高电池的短路电流Isc 另外 深结可以防止电极金属向结区渗透 减少电极金属在禁带中引入杂质能级的几率 SE电池制备方法 1 双步扩散法2 单步扩散法 SE电池制备方法 1 双步扩散法 精度高 但成本也高 SE电池制备方法 1 双步扩散法 SE电池制备方法 1 双步扩散法 腐蚀剂 10 25 的氟化氢铵 SE电池制备方法 双步扩散法中硅片有两次高温热过程 对硅片的损害较大而且热耗也很大 从成结的质量和工艺成本来说 两步扩散法不太理想 SE电池制备方法 2 单步扩散法单步扩散法是为了避免双步扩散法的弊端而形成的 由于其热耗少并且避免了对硅片的二次高温处理而带来的损害等优点 因此逐渐成为了制作选择性发射极的主要方法 SE电池制备方法 2 单步扩散法 SE电池制备方法 2 单步扩散法A 在硅片表面均匀涂源进行扩散和选择性腐蚀 在硅片表面均匀涂源进行扩散 结相对较深 丝网印刷前电极 金属化后 非电极区用等离子体腐蚀很薄的一层 则选择性发射极也就形成了 此方法中等离子体腐蚀需要相对复杂和昂贵的设备 腐蚀过程中也会对电极的接触有影响 SE电池制备方法 B 加热源的掩模处理此工艺是对加热源进行选择性处理 主要应用于快速扩散系统中 将光源按照选择性发射极的需要进行掩模处理 使得均匀地印刷在硅片表面上的杂质在扩散过程中受光和热不均匀而造成扩散深浅不同 浓度高低不同的区域 从而形成选择性发射极结构 此方法中 要求掩模在高温扩散的过程中不能变形 且操作也较复杂 SE电池制备方法 C 在电极区印刷高浓度磷浆 然后放入扩散炉中进行扩散将高浓度磷浆如电极栅线状印刷到硅片表面 然后将硅片放入扩散炉中进行扩散 可以是常规扩散 也可以是快速扩散 高浓度磷浆在扩散过程中从印刷区挥发沉积到非印刷区 由于这样挥发沉积得到磷浓度不如印刷区的高 这样就形成高低浓度的掺杂 得到选择性发射极结构 SE电池制备方法 此方法中 对非印刷区的掺杂可能过低 尤其是在短时间的快速扩散中 高浓度磷浆甚至还来不及挥发沉积 扩散就结束了 SE电池制备方法 D 在硅片表面不同区域沉积不同浓度的磷硅玻璃利用低温常压化学气相沉积的方法 APCVD 并结合掩模 在硅片表面欲印刷电极的地方沉积含磷浓度高的磷硅玻璃 而在其他地方沉积含磷浓度低的磷硅玻璃 扩散后就可以在不同的区域得到不同的掺杂 形成选择性发射极 SE电池制备方法 E 在埋栅电极太阳电池中形成选择性发射极首先利用激光在硅片表面刻槽 在利用丝网印刷或旋涂的方法在