SE电池工艺与技术PPT学习教案

1、会计学1SE电池工艺与技术电池工艺与技术 硅片检验硅片检验 化学表面处理化学表面处理 磷扩散磷扩散 周边及背结刻蚀周边及背结刻蚀 PECVD镀膜镀膜 丝网印刷丝网印刷 烧结烧结 分档测试分档测试 检验包装检验包装传统电池工艺传统电池工艺第1页/共23页优点：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传统电池工艺的优缺点第2页/共23页 在扩散工序，低参杂浓度可以降低少数在扩散工序，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的表面钝化，降低少数载流子的表面复合几

2、率，从而减小电池的反向饱和电流合几率，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。，提高电池的开路电压和短路电流。传统电池工艺分析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。 第3页/共23页 金属化工序，电池正、背面需要印刷银浆金属化工序，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传统电池工艺分析另外，

3、因越靠近太阳电池的表面，光生载流另外，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，提高电池子产生率的区域获得高的收集率，提高电池的短路电流。的短路电流。 第4页/共23页传统电池工艺分析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，最终电池的串联电阻，降低电池的填

4、充因子，最终使电池光电转换率下降。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，从载流子复合率较高，会减小短路电流密度，从而使效率下降而使效率下降 。第5页/共23页传统电池工艺分析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行低浓度参杂；从填充因子及电极与电

5、池片接触角度考虑，应当进行高浓度参杂。那么，能触角度考虑，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：池片表面制作选择性发射极：即在电极接触区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域采用高浓度参杂，在光吸收区域采用低浓度参杂。参杂。第6页/共23页选择性发射极的优点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，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提高电池的短路电流Isc。2、

6、在电极栅线底下及其附近形成高掺杂深扩散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，提高电池较小，从而降低太阳电池的串联电阻，提高电池的填充因子的填充因子FF。杂质深扩散可以加深加大横向。杂质深扩散可以加深加大横向第7页/共23页选择性发射极的优点选择性发射极的优点n+/p结，而横向结，而横向n+/p结和在低掺杂区和高掺杂区结和在低掺杂区和高掺杂区交界处形成的横向交界处形成的横向n+/n高低结可以提高光生载流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

7、流子的收集率，从而提高电池的短路电流Isc。另外。另外，深结可以防止电极金属向结区渗透，减少电极，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。金属在禁带中引入杂质能级的几率。第8页/共23页SE电池制备方法电池制备方法1、双步扩散法、双步扩散法2、单步扩散法、单步扩散法第9页/共23页SE电池制备方法电池制备方法1、双步扩散法双步扩散法精度高，但成本也高精度高，但成本也高第10页/共23页SE电池制备方法电池制备方法1、双步扩散法双步扩散法第11页/共23页SE电池制备方法电池制备方法1、双步扩散法双步扩散法腐蚀剂：10%-25%的氟化氢铵第12页/共23页SE电池

8、制备方法电池制备方法双步扩散法中硅片有两次高温热过程，对硅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。和工艺成本来说，两步扩散法不太理想。第13页/共23页SE电池制备方法电池制备方法2、单步扩散法单步扩散法 单步扩散法是为了避免双步扩散法的弊端而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。制作选择

9、性发射极的主要方法。第14页/共23页SE电池制备方法电池制备方法2、单步扩散法、单步扩散法第15页/共23页SE电池制备方法电池制备方法2、单步扩散法单步扩散法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和选择性腐蚀. 在硅片表面均匀涂源进行扩散，结相对较深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；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

10、触和昂贵的设备，腐蚀过程中也会对电极的接触有影响。有影响。 ?第16页/共23页SE电池制备方法电池制备方法B.加热源的掩模处理加热源的掩模处理 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，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，要求从而形成选择性发射

11、极结构。此方法中，要求掩模在高温扩散的过程中不能变形，且操作也掩模在高温扩散的过程中不能变形，且操作也较复杂。较复杂。第17页/共23页SE电池制备方法电池制备方法C.在电极区印刷高浓度磷浆，然后放入扩散炉中在电极区印刷高浓度磷浆，然后放入扩散炉中进行扩散进行扩散 将高浓度磷浆如电极栅线状印刷到硅片表面，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。由于这样过程中从印刷区挥发沉积到非印刷区。由于这样挥

12、发沉积得到磷浓度不如印刷区的高，这样就形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，成高低浓度的掺杂，得到选择性发射极结构，第18页/共23页SE电池制备方法电池制备方法此方法中，对非印刷区的掺杂可能过低，尤其此方法中，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。来不及挥发沉积，扩散就结束了。第19页/共23页SE电池制备方法电池制备方法D.在硅片表面不同区域沉积不同浓度的磷硅玻在硅片表面不同区域沉积不同浓度的磷硅玻璃璃 利用低温常压化学气相沉积的方法利用低温常

13、压化学气相沉积的方法APCVD并结合掩模并结合掩模,在硅片表面欲印刷电极的地方沉积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。区域得到不同的掺杂，形成选择性发射极。 第20页/共23页SE电池制备方法电池制备方法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硅片表面上涂上磷浆，在印刷或旋涂的方法在硅片表面上涂上磷浆，在