PERC电池工艺改进-扩散

太阳能电池片的浅结构是实现高效太阳能电池的有效途径之一，通常

所说的浅结是指太阳能电池PN结结深小于0.3um,利用浅结可以显著的降

低太阳能电池片表面的少数截流子复合速度，提高短波段的光谱响应。

一、调整方向

1、提高少子寿命

OJMC

/艮会\^整合

2、提高短波吸收

此图为载流子收集几率和产生几率与电池片位置的关系，结深越铁,

短波光电转换效率越高。

3、减少死层

2000r

(

W

M

F

,

住

困

，

波长

此图为光吸收7设时，最大的死层厚度与截止波长的关系，当死层厚度

越小，短波端截止波长越短，所以浅结可以展宽短波段的光谱效应。

4、提高开路电压

KT,N「N

——In------1

几

V=pn结自建势垒电压:qi

式中NA为受主杂质浓度，ND为施主杂质浓度。开路电压随VD的提高

而增大。从上式可以看出随着掺杂浓度的提高，开路电压Voc随之提高。

二、高方阻的缺点

串联电阻Rs二电极电阻+体电阻+薄层电阻+接触电阻。高方阻使得表面

薄层电阻明显增加，增大了Rs,降低了FF。

电流横向电阻:

功率损耗：dP=I2dR；(1)

dR=ps•dy/B；(2)

式中ps为薄层电阻率；

均匀光照下两条细栅线的正中间电流为零，向两侧线性增加，到达栅

线处为最大值，因此：I二Jby,J为电流密度。

横向功率损耗:

J2・B・p、・S3

P小叱「公好产业

~2^

通过减小栅线间距离可以有效减小功率损失。

方阻越高，需要越密的栅线与之配合，才能发挥出高方阻低表面浓度

的优势，这其中有两个难点，其一是高方阻均匀性的控制，其二是银浆的

选择，需要综合考虑银浆的导电特性、粘度等，使之适合密栅高方阻的印

刷烧结。

三、高方阻实现方法

1、低温淀积+高浓度淀积

在较低温度下淀积一个低浓度的薄扩散层，接着在较高温度下加大源

流量，在短时间内进行高浓度扩散。由于时间很短故只在表面堆积一层高

掺杂浓度的磷硅玻璃层，这样会形成N+N结构，在理论上不仅能降低了串

联电阻Rs,而且能提高开路电压Voc。

2、低浓度淀积+高浓度淀积+推进

由于方案1可能由于表面浓度过高，引起表面复合比较大，蓝光响应

变小。我们可以在这基础上加一步在富氧下推进，这样就能更好的匹配表

面浓度和结深。这样能在提高Voc的同时，提高Isc。

四、高方阻与烧结实验设计

烧结目的：干燥硅片上的浆料，燃尽浆料的有机组分，使浆料和硅片

形成良好的欧姆接触，

1、银浆

成分：玻璃粉、银颗粒、有机溶剂。

银颗粒：主要起导电作用。

玻璃粉：腐蚀硅片表而自然氧化层和减反射膜，同时起永久链接剂的

作用，提高金属粉末烧结和金属层与硅片之间的黏结性。

有机溶剂：分散金属和胶联成分，它通过载体润湿粉末表面，使浆料

具有流变性。

2、导电输运方式

1°银晶粒与栅线直接接触；

2。通过极薄的玻璃层隧道效应导通；

3。通过金属颗粒沉积的玻璃层的多重隧道效应;

3、欧姆接触形成过程

1°有机物的挥发；

2°玻璃料在减反射膜表面聚集；

3°玻璃料腐蚀穿过减反射膜；

4°玻璃料通过与Si发生氧化怀远反应产生腐蚀坑；Pb+SifPb+Si02

5。银颗粒在冷却过程中于腐蚀坑处结晶：

(1)与PbO和Si发生的氧化还原反应类似，玻璃中的Ag2和Si发生

如下反应：Ag2+Si->Ag+SiO2

(2)Ag和被腐蚀的Si同时融入玻璃料中。冷却时，玻璃料中多余的

Si外延生长在基体上，Ag晶粒则在Si表面随机生长。

(3)在烧结过程中通过氧化还原反应被还原的金属Pb呈液态，当液

态铅与银相遇时，根据Pb-Ag相图银粒子融入铅中形成Pb-Ag相。Pb-Ag熔

体腐蚀Si的晶面。冷却过程中，Pb和Ag发生分离，Ag在Si晶面上结晶。

银浆料的类型：常规方阻正银浆料，高方阻、浅结正银浆料，常规方

阻、高固含量正银浆料，高方阻、高固含量正银浆料，无铅正银浆料。

新型电池浆料：两次印刷浆料，N型电池浆料，填孔印刷浆料(MWT电

池)。

4、烧结过程

01太阳电池烧结过程

02太阳电池烧结过程

5、实验方案

目的：在与常规烧结工艺对比的基础上，寻找找出适合高方阻浅结的

温度范围；

高方阻浅结与常规工艺相比，最主要的变化是掺杂浓度的变化和结深

的变化。问题：

（1）常规工艺浆料是否适用？

（2）烧结温度如何变化，变高或者变低？

关键因素：时间（带速）、温度（最后两个