晶体硅电池可工业化技术前瞻

1、晶体硅电池可工业化技术前瞻（二） 收藏 分享 2011-1-3 13:31| 发布者: mulucky| 查看数: 402| 评论数: 0|来自: Solarzoom光伏杂志摘要: 随着2008年中电光伏的SE电池的成功量产，打开了高效实验室产品工业化的闸门。SE工艺作为实现高效电池制作的必要工艺之一，越来越引起各晶体硅太阳能电池制作商和设备商的关注。不管是晶奥的高效率晶体硅电池还是 .随着2008年中电光伏的SE电池的成功量产，打开了高效实验室产品工业化的闸门。SE工艺作为实现高效电池制作的必要工艺之一，越来越引起各晶体硅太阳能电池制作商和设备商的关注。不管是晶奥的高效率晶体硅电池还是比利时

2、IMEC的i-PERC高效电池，都成功利用了SE技术。下面将详细讨论SE工艺可能实现工艺路径及相关设备（资料来源于网络及文献）。根据各大设备和电池制作公司网络、展会及专业杂志发布的消息，有如下几种SE工艺技术：1、激光开槽技术（Laser grooved buried contacted solar cells，LGBC），该技术源于新南威尔士大学（UNSW）开发的技术，而BP公司是最早利用激光技术在晶体硅电池制作中实现SE技术工业化的公司，其产品命名为Saturn。该产品利用先进的激光技术实现细而窄的金属栅线接触区，结合电镀工艺实现了高效电池的制作。图1显示该技术与普通晶体硅电池制作技术的异

3、同。图1：UNSW和BP公司普遍采用的LGBC工艺与普通晶硅电池制作工艺流程特点：结合激光技术、二次扩散技术和电镀技术，实现了高效率产品的研制；需要考虑激光损伤层、电池制作成本及电镀金属的可靠性；是最早的工业化高效电池。2、激光掺杂技术（Laser doping selective emitter，LDSE），该技术是在原LGBC基础上衍生出来的、可实现SE电池制作的技术。目前使用该技术的厂家有Suntech、Manz和云南天达等公司。图2显示了利用激光技术实现SE电池的制作的多种工艺途径：图2：各种激光掺杂技术（图片来源于杂志）（1）“干”激光处理工艺典型的技术工艺核心就是各激光公司采用的激

4、光辐照含磷薄膜或PSG薄膜。一般使用激光主要在绿光和红光，波长各为532nm和1064nm，也有公司采用紫外激光光源。这几种激光对电池制作的主要区别是产生热影响层程度不同。下图显示了J.R.Kohler在2009年Hamburg报告的研究结果，他利用激光技术，将硅片扩散后形成的PSG层作为杂质源进行掺杂处理，实现了SE电池的制作。实验对比结果显示SE电池比普通电池有0.5%效率的提升。此外，国内著名的上市公司STP制作的Pluto电池就是利用激光掺杂工艺，结合电镀工艺实现了高效电池的制作。在2009年官方消息发布了经德国Fraunhofer的太阳能系统研究所认证过的电池效率结果，单晶硅太阳能电

5、池的转换效率达到18.8%，多晶硅电池达到17.2%。（2）“湿”激光处理工艺，该技术目前主要是由湿制程设备制造商RENA联合一家激光公司共同开发的技术。该技术的主要特点是利用含磷化学溶液对激光进行导向，并利用激光进行介质层烧蚀并形成重掺杂区，随后利用RENA公司的InCellPlate自调性电镀工艺（Ni/Ag或Ni/Cu/Ag）实现金属电极的制作。利用该技术可以获得比普通电池高0.5%效率的电池。特点：该技术暂无在企业界规模化使用的案例，是否有如此高的效率提升值得考究；技术优势明显，但成本及产品的可靠性需要进一步考量。图4：典型的“湿”激光SE电池制作工艺3、Etchingback技术，该

6、技术利用腐蚀浆料将非掩膜区域进行刻蚀实现淡扩散区域的制备，具体工艺路线见图5。该图显示了Sch-mid公司如何利用Inkjet技术涂覆石蜡来保护实现金属接触的区域，如何对非接触区域利用化学溶液腐蚀和实现“浅”发射结的制备。据说业内已经有多名厂家在使用该成套设备，而且获得了单晶18.5%左右的效率。图5：典型的Etchingback技术（Schmid公司典型的工艺路线图）特点：该工艺单多晶电池兼容，但石蜡的去除、原始方块电阻及结深的控制是技术难点；同时如何实现均匀腐蚀也是需要关注的地方，即刻蚀后电池的方块电阻的均匀性及批次的重复性。4、硅墨水技术（Silicon Ink），该技术利用工业化的In

7、kjet设备将Innovolight公司开发的掺杂硅墨水印刷在与金属将要接触的区域，然后在高温炉进行一次扩散形成淡磷扩散分区。图6：典型的Silicon Ink技术目前JA公司已经规模化使用该技术，而SOLARFUN、YINGLI等公司已经与Innovolight达成共识，开始制备规模化推广该技术。据最新报道，Innovalight公司最近将该产品的效率提升到19%以上，并计划年底实现20%的水平。鉴于此，晶澳太阳能控股国内公司与Innovalight公司签署的一项联合开发协议，这表明Innovalight公司准备将JA公司近期推出的SE-CIUM高效太阳能电池的转换率提高至20%以上。特点：

8、该技术工艺简单，只需增加一台印刷机，就可实现效率的大幅度提升，在现有工艺设备基础上也容易升级；难点是如何保证该硅墨物料的充分供应及产品的稳定性。同时，硅墨的成本也需要考虑，一般纳米材料的价格都不菲。5、CT公司SE工艺，CT公司采用了一种叫“一次扩散”的工艺，利用薄介质层做掩膜，将与电极接触的区域进行去掩膜处理，然后在扩散炉中，利用掩膜层对POCL3的局部阻挡效应，在电极区形成重掺杂区，在掩膜区形成轻掺杂区。图8：CT公司典型的SE工艺流程图8显示了CT公司典型的SE工艺流程，该工艺流程较简单。据文献报道，该工艺已经获得了18.3%左右的电池转换效率。详细的I-V参数见表3。表3：CT公司SE电池最新测算结果（B+L）特点：该电池工艺采用一次扩撒工艺，工艺简单，但是需要解决介质层的均匀性问题，以及如何匹配浓扩与淡扩散的关系，优化浓扩区开孔