硕士论文——高性能多晶硅太阳电池先进生产工艺的研究

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1、摘要高性能多晶硅太阳电池先进生产工艺的研究专业：凝聚态物理摘要对于晶体硅太阳电池来说，高效率和低成本一直是研究的两条主线，而多晶硅电池由于成本较低越来越受到青睐。因此，积极发展一些新技术，在提高多晶硅太阳电池转换效率的同时，不增加生产成本或降低成本，对于提高我国太阳电池制备技术和研究水平具有切实的意义。针对当前国内外生产工艺存在较大的差距，本文提出了高性能多晶硅太阳电池先进生产工艺的研究，通过对涂膜掺杂、连续式快速扩散、磷吸杂、湿化学钝化、丝网印刷、烧结等工艺的开发和优化，使得工业生产过程得到简化，同时多晶硅太阳电池的效率得到提高，最后根据实验和理论提出

2、了高效晶体硅太阳电池的产业化技术路线。本论文共有七个章节，分别从多晶硅太阳电池制备的各个主要工艺进行论述。第一章综述了当前晶体硅太阳电池的发展状况，特别是对高效太阳电池的技术研究进行详细的分析，从而引申出发展高性能多晶硅太阳电池的必要性和可行性。第二章研究旋转涂膜工艺，通过改进涂膜设备和涂膜工艺，使得涂膜均匀性得到较大提高，扩散后方块电阻的标准偏差低于5％。针对连续式快速扩散的生产要求，配制成一种新型的安全、环保、较为廉价的掺杂源，并将原来化学处理所需的十步工艺缩减为四步，节省了大量的工艺时间和工艺成本。第三章介绍了连续式快速扩散设备和扩散机理，通过对实

3、际扩散温度的精确测量及对比在扩散过程中启用和关闭紫外水银灯对方块电阻的影响，得出快速扩散的真实原因，从而对目前普遍接受的高能光子增强扩散学说表示怀疑。第四章首先分析了各种掺杂溶液对发射区方块电阻、p-n结以及太阳电池性能的影-i-响，然后重点研究扩散温度和扩散时间与发射区方块电阻及p-n结结深的关系，推导出方块电阻与扩散时间和扩散温度的理论公式。针对工业生产普遍采用的丝网印刷电极方式，研究了快速扩散所需的最佳方块电阻大小，并在这个最佳方块电阻的范围内，改变扩散温度和扩散时间的组合，得出最佳的扩散条件，制备出高质量的p-n结，有效提高多晶硅电池的效率。第五

4、章研究吸杂与钝化工艺。通过磷吸杂效应，多晶硅片的少子寿命在高温扩散过程中不但没有降低，反而得到大幅度提高。在常规的PECVD沉积氮化硅薄膜工艺之前，增加了湿化学钝化技术，研究了湿化学钝化时间、钝化温度对多晶硅太阳电池开路电压和效率的影响。第六章对丝网印刷电极和烧结工艺进行优化。为了降低串联电阻和提高填充因子，尝试结合丝网印刷和电镀法制备正面电极。对于烧结工艺，首先对烧结温度进行精确的标定，随后研究不同的烧结温度对多晶硅太阳电池性能的影响，优化出最佳的烧结工艺。另外，特别介绍了一种可以直接显示太阳电池旁路结的设备，并用它来检验电池制备过程中可能产生各种旁路

5、结的问题。通过对以上一些生产工艺的改进，制备的多晶体硅太阳电池取得了良好的结果：5寸多晶硅光面电池最高效率可达到15.8%，平均效率约为15.6％；6寸多晶硅光面电池最高效率达到15.5%，平均效率约为15.3％。这些先进工艺的研究为制备高性能多晶硅太阳电池探索出一条可行路线。最后根据初期的钝化与激光试验结果，提出开发适合于工业化生产的更高效率电池的设想，即在保留丝网印刷制备电极工艺的前提下，利用双面钝化和激光扫描技术制备高效晶体硅太阳电池。关键词：多晶硅太阳电池，高性能，连续式快速扩散，吸杂，钝化-ii-AbstractABSTRACTHigh-eff

6、iciencyandlow-costarealwaysthetwocrucialresearchgoalsforthesiliconsolarcells.Duetotherelativecheapermaterial,themulticrystalline(mc)siliconsolarcellshavealreadybecomethemainproductsinallkindsofsolarcells.Thus,itisattractiveforthedomesticmanufacturertousethislow-costmaterialtofabr

7、icatehigh-efficiencysolarcells.Accordingtothelargedistancebetweenourindustry’technologyandtheoverseas’,thisthesispresentstheresearchontheadvancedprocesstechnologiesforcost-effectivefabricationofhighefficiencymcsiliconsolarcells.Throughinvestigatingthespin-oncoatingtechnology,in-l

8、inerapidthermalprocesses,impuritygetteri