晶体硅太阳电池工艺技术

1、结晶硅太阳电池工艺技术无锡尚德太阳能电源有限公司(Suntechpowerco.ltd .)，王义川2004年九月，1，结晶硅太阳电池工艺原则，效率，低成本，大批量，2，表达式，2.1大片；但是雕刻率会增加。国际上，晶片供应商都面向220方向，薄片化可以对第三世界太阳电池制造商形成强大的技术壁垒。中国今后将在156156(mm)单晶硅生产中占据国际光电池权不可忽视的地位。中国有一家8英寸单晶炉大量生产设备的工厂。各地已经有很多制造商登上了8英寸单晶路，150150(毫米)芯片上市了。高邮江苏省顺台半导体开发有限公司8英寸单晶，镇江环泰硅科技公司切片；无锡尚德太阳能电力有限公司(Wuxi sha

2、nde power)完成年产量25MW，生产单晶硅和多晶硅156156(mm)、150150(mm)太阳电池生产线。3，光伏技术的发展，晶体硅太阳电池是光伏产业的主导产品，占市场份额的90%。尤其是多晶硅太阳电池的市场份额已经远远超过单晶硅电池的市场份额。60年代太阳能电池能源应用航天技术后，太阳能电池技术发展得很快。单晶硅太阳能电池转换效率已接近25%，多晶硅太阳电池转换效率已接近20，图1显示单晶硅太阳能电池切换效率的发展过程，1980年以后切换效率的世界记录主要由澳大利亚新南威尔斯大学(New Nan)维持。图1单晶硅太阳能电池转换效率的发展过程，3.1实验室高效太阳能电池研究，太阳能电

3、池，少数载流子工作设备，在P型半导体表面发光时。材料内光的吸收产生电子和空穴对。在牙齿的情况下，电子是少数载流子，其寿命定义为从其生成到霍尔合成的生存时间。电池内部的载流子寿命决定电池切换效率。因此，为了提高电池切换效率，必须减少电池内的载流子数量，从而延长载流子寿命。影响少数载流子寿命的因素为： 1)体内复合。2)表面复合体；3)电极区复合。1)要用体内复合减少晶体硅体内复合，首先要选择适当浓度混合的内衬材料。用于制造普通太阳能电池的硅的电阻率为0.5到1厘米左右。提高晶体质量，减少缺陷和杂质是提高少数载流子寿命的重要手段。工艺吸收能有效地提高材料质量。钝化工艺可以有效地减少对晶体缺陷牙齿小

4、数载流子寿命的影响。2)表面复合，表面复合还原通常用于在硅表面生成二氧化硅(SiO2)和氮化硅(SiN)等介质薄膜。牙齿介质膜弥补了晶体表面的悬挂钥匙，达到了表面钝化的目的。如果牙齿介质膜是在N型硅的表面生成的，则由于这种介质膜内固有的存在，产生了一些阳离子，因此牙齿阳离子排除了少数载流子空穴向表面移动。另一种表面钝化方法是在电池表面形成高低杠(high-low junction)。牙齿结在表面形成电场，排除少数载流子空穴向表面移动。3)降低电极区复合性、电极区复合性，可以提高电极区的掺杂浓度，降低电极区中少数载流子的浓度。减少牙齿区域中的载流子合成。基于上述提高电池转换效率的方法，推导出多种

5、高效晶体硅太阳能电池设计和制造工艺。这包括PESC电池(释放接头钝化太阳电池)和表面插槽绒面PESC电池。后点接触电池(前后表面钝化电池)；PERL电池(发射接头钝化和后点接触电池)。这种电池设计和工艺(WHO)制造的电池转换效率均在20%以上，保持世界之最(24.7%)的单晶硅和多晶硅电池(19.8%)的转换效率均由PERL电池实现。图5显示了澳大利亚新南威尔斯大学设计和制造的高效晶体硅太阳能电池(PERL)图。图5:实验室高效的太阳能电池结构图表，实验室高效的太阳能电池结构具有以下特征：目前牙齿电池技术是实验室高效太阳能电池制造的主要技术之一，25的电池是牙齿技术制造的。但是牙齿电池的制造

6、过程相当麻烦。其中很难应用于多个光刻工艺，即低成本生产工艺，大规模产业生产。(威廉莎士比亚、光刻、光刻、光刻、光刻、光刻、光刻、光刻)，80年代中期，新南威尔斯大学发明了“激光埋设电池制造工艺”。图6描述了这种电池结构，牙齿电池技术采用了高效太阳能电池的优点，简化了高效太阳能电池的制造工艺，使之成为可生产的技术。图6激光埋地电池结构图表，目前牙齿技术已是世界规模的大型太阳能电池生产企业(如英国的BP SOLAR、美国的SOLAREX等)，激光埋地电池制造的主要工艺过程，2000年，日本山阳公司(Sanyo)推出了新型高效太阳能电池设计和制造方法牙齿电池基于N型晶体硅材料，使用等离子体化学沉积(

7、PECVD)方法在N型硅衬底上沉淀本征层I-和P型非晶硅薄膜，形成N型硅和非晶硅异质结结构(HIT)太阳电池，非晶硅(A-)，11.1eV7eV也形成非晶硅牙齿电池的结构和工艺制造了21%切换效率的单晶硅太阳电池，电池的开路电压(Voc)为719mV，接近世界纪录，制造牙齿电池的工艺温度不超过300。温度高于400的话，氢原子很容易从非晶硅材料中逸出，降低非晶硅材料的质量，影响电池转换效率，但是工艺制造包含复杂的真空系统，因此工艺制造并不简单。图7高效太阳能电池结构图表，3.2大规模产业生产太阳电池制造，目前世界上大多数晶体硅太阳能电池制造商采用丝网印刷技术。牙齿技术是70年代形成的。因此，已

8、经没有产权归属哪个生产企业的主张。牙齿技术既适用于单晶硅，也适用于多晶硅。图8显示了牙齿电池的结构。图8丝网印刷工艺生产的电池结构图表，丝网印刷工艺过程包括1，表面金字塔形成(表面反射减少)牙齿。2、磷扩散(900oC高温工艺)；3、边缘切割；4、丝网印刷前表面电极；5、丝网印刷后的表面电极；6、电极烧结(800oC高温工艺)；7、前表面防反射薄膜喷涂。牙齿工艺生产的单晶硅太阳能电池的切换效率在13.516之间，多晶硅电池的切换效率在1315.5之间。丝网印刷技术具有以下特征：1、电极和硅表面为形成良好的欧姆接触，磷扩散形成的表面N型材料的掺杂浓度高。如上所述，高浓度兴奋剂减少了材料中少数载流子的寿命，使光生载流子收集无法有效。短波长太阳光被牙齿材料吸收，因此牙齿太阳光的能量利用不好，形成所谓的“四层”。2.电池前端的复合材料很高。因为电池的前端没有采取有效的钝化措施。3.通过丝网技术，前表面的金属电极不