晶硅电池技术简介

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1、晶硅电池技术简介一、制绒制绒目的：在晶硅电池表面形成绒面结构，增大晶硅电池表面积（增大PN结面积，增大Isc）和形成陷光结构（达到对光的多次吸收，降低反射率）。制绒方法：单晶（准单晶）采用碱制绒方法，低浓度碱溶液（2%左右）在高温（70-80℃）对单晶硅表面不同晶向腐蚀速率不同（各向异性：1、水分子屏蔽效应；2、不同晶面悬挂键多少与腐蚀液腐蚀速率不同。参考王文静《制绒原理与相应问题对策》），以形成金字塔形绒面结构。通过添加添加剂可以提高溶液在单晶（准单晶）表面腐蚀均匀性和促使反应产物离开单晶（准单晶）表面，促使单晶（准单晶）表面布满金字塔，使金字塔大小更加均匀。多晶采用

2、酸制绒方法，一定浓度HNO3和HF对多晶硅表面形成氧化还原腐蚀，因晶界和晶面之间腐蚀速率不同以生产绒面结构。腐蚀后硅片表面发暗或发亮是由于硝酸和氢氟酸比例不同，氧化反应和还原反应何占主导导致。多晶化学腐蚀可以添加添加剂（CH3COOH等），以控制腐蚀反应过程中的放热。多晶亦可采用酸雾微孔腐蚀方法（腐蚀液以酸雾形成存在），在绒面结构处进一步形成较小的绒面（参考《Anewvaportexturingmethodformulticrystallinesiliconsolarcellapplications》），进一步降低反射率。晶硅也可采用等离子体刻蚀技术在晶硅表面形成绒面结

3、构，其表面形成绒面结构大小均匀，布满整个表面，可以很好降低反射率，但对晶硅表面层形成损伤较严重，需要相应工艺处理，且设备投入成本较高。二、扩散扩散目的：在晶硅表面层形成PN结。PN结作用：形成空间电荷区，构建内建电势场。PN结工作原理：当适当波长的光射入晶硅电池内部时，入射光被发射区、势垒区、基区价电子吸收，价电子吸收能量后被激发至导带，产生电子-空穴对。电子空穴对在内建势垒作用下，电子被收集至N区，空穴被收集至P区，相比热平衡状态，N区存在过剩电子，P区存在过剩空穴，这就建立了P区为正、N区为负的光生电动势。如果光电池外接负载，在持续光照下，电流会从电池P端经负载流向

4、N端。（《光电池及应用》）扩散方法：１．三氯氧磷（POCl3）液态源扩散２．喷涂磷酸水溶液后链式扩散３．丝网印刷含磷浆料后链式扩散目前常采用第一种方法对晶硅扩散，第三种方法含磷银浆研制可以直接印刷，烧结后形成选择性发射极。现有采用离子注入方式达到形成PN结目的，可根据射频功率大小来控制结深及很好控制掺杂浓度，但由于离子注入对晶格损伤，注入后需退火工艺处理。高温扩散掺杂，在晶硅表面掺杂入P原子（基区掺杂B原子），因P（B）原子大小和Si原子相近，当掺杂浓度较低时，为替位式掺杂。掺杂需要考虑的问题：发射结（缓变结、高低结等）设计、结深、晶格失配，及其对禁带宽度、费米分布、复

5、合率、少子寿命的变化影响。测试方阻：薄层平均电阻率/结深。薄层电阻：表面为正方形半导体薄层，在电流方向呈现电阻，称为方阻。一、刻蚀+去磷硅玻璃刻蚀目的：去除扩散后硅片四周PN结（避免硅片短路）和清洗电池片表面磷硅玻璃（死层）。死层产生：扩散后，表面磷硅玻璃富含磷，这层中存在大量填隙磷原子、位错和缺陷，因而少子寿命极低。并且表层中掺杂浓度高导致有效杂质浓度低，出现倒向电场，因此为避免此现象，其顶层应存在掺杂浓度上限（1019/cm3左右）。有研究机构利用死层进行选择性发射极处理。二、PECVDPECVD：等离子体增强化学气相沉积。目的：在晶硅电池表面形成一层SiN减反射钝

6、化膜，此步骤可进一步降低硅片的反射率，并对硅片表面与外界进行隔离，防止硅片污染，并且可以钝化硅片表面悬挂键，提高电池片电性能。方法：常用PECVD方法为管式镀膜（例CT设备射频电离技术）和板式镀膜（例roth&rau设备微波电离技术）技术（可参考王文静《用于晶硅太阳能电池的等离子技术》），采用射频/微波能量源将SiH4和NH3电离，并将Si原子和N原子在硅片表面重新结合成a-SiN:H。此过程形成a-SiN:H薄膜，薄膜中H可以有效钝化SiN薄膜中及SiN与硅片表面接触之间不饱和的悬挂键，并且高温烧结可以使H进一步扩散至硅片表层内部，使之可以钝化其体内缺陷。良好的减反射

7、膜应具有一定与硅片和组件玻璃匹配的折射率及较低的光吸收，并可以多层折射设计，使其各级反射相互干涉，降低反射率（可参考《光电池及应用》文中减反射膜一章）；使用其他减反射钝化材料组成多层结构减反膜（多层之间必须改善膜层间匹配和应力）。一、丝印丝网印刷：将所印浆料置于设计要求网版上，采用刮条以一定角度将浆料印刷穿透网版网孔，以在硅片表面形成要求结构浆料，烘干和烧结后形成电极和电场。丝印目的：形成正、背电极，背电场结构，收集传导电流和形成BSF结构，增大Voc和Isc。有研究表明背铝与硅形成合金，接触区域复合速率较大，所以有研究采取硅背面与背铝间