栅线细化技术

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1、栅线细化技术中科院电工所王文静一、栅线细化的原理减小栅线面积的意义减小遮光面积——增大短路电流减小金属接触面积——增大开路电压载流子通过表面的复合当半导体和金属接触时，半导体中的费米能级弯曲向金属的费米能级。可以近似地认为在这样的表面上的表面复合速率为无穷大所以一般应在半导体与金属之间加入一个绝缘层最为传冲层各种钝化技术的结果各种钝化技术与裸硅片及100%金属化表面的饱和电流金属-半导体接触的饱和电流最低栅线电极对太阳电池钝化的影响对于实际的太阳电池表面，总有一部分面积被金属电极栅线遮挡，该部分面积的钝化特性为金

2、属类型的（4000fA/cm2），而被SiN钝化部分最低可达到100fA/cm2。而FM表示金属化电极所占的面积比，总的饱和电流由上述简化公式确定。有右图可见，随着金属电极所占的百分比的增加，其饱和电流所会迅速增加。实际来看，Voc(kT/q)ln(Jsc/J0)(kT/q)=25.7(k=300K)；Jsc=44mA/cm2；衬底为理想衬底(J0B=0)。则：无金属电极的SiN钝化的100/的电池的开压为689mVFM=2%，Voc=674mVFM=6%，Voc=658mVFM=10%，Voc=648mV

3、（现实丝印技术所能达到的范围）具有不同电极面积的表面复合栅线面积的减小途径减小栅线根数增大发射区串联电组减小栅线横截面积增大电极线电阻串联电阻Rs=RAg+RSi+R接触在不使用选择性发射极的情况下，可以通过改变银栅线和掺杂浓度来调整串联电阻。但是随着掺杂浓度的逐渐降低，接触势垒变得越来越起主要作用，最终会出现即使在较小串联电阻的情况下也具有较差的填充因子的情况。矛盾——栅线面积栅线面积小复合下降Voc↑↑Rs↑FF↓↓大遮光面积下降Isc↑如何改进？为什么使用低浓度结？磷在硅中的固溶度为1021cm-3。对

4、于32/的磷掺杂，其表面杂质浓度已经接近固溶度。RƆ=/d掺杂重RƆ结浅dRƆ掺杂轻RƆ结深dRƆ扩散区的俄歇复合使少子寿命剧烈下降在高掺杂的情况下少子寿命迅速下降。其原因是Auger复合，与材料纯度无关。直线的斜率近似为2，因此：1/n2矛盾——结浓度低浓度PN结俄歇复合降低Isc↑↑Rs↑Voc↑FF↓↓为什么使用要用深结？Sp-前表面复合速率；Sn-后表面复合速率（1）对于同样的结深，表面复合速率越高，其效率约低（2）对于低表面复合速率，结深对电池效率的影响

5、不大（3）对于很高的表面复合速率，随着结深的增加使得电池效率下降，因此只有在表面复合速率大于1000cm/s的情况浅结才有作用。低浓度深结所带来的影响当结的表面复合速率不能控制在较低水平时（如104，105），浅结是必要的；但是当表面复合速率可以控制在较低水平时（如<1000cm/s），浅结电池没有必要为了维持同样的方块电阻，对于浅结电池掺杂较重，而深结电池掺杂较轻，在同样的表面复合速率情况下，深结电池紫光相应较差。对于较低的表面复合速率，其短波响应较好、变化不大低浓度深结所带来的影响矛盾——结深度深PN结银原子

6、不易扩散到表面Rsh↑FF↑对表面钝化提出了更高的要求PECVD的钝化特性要求更高表面清洗与织构化要求更高厂区洁净度要求更高表面金属覆盖面积降低自动化程度要求更高常规栅线窄化需求图减小发射极复合减低发射区掺杂浓度增加了发射区的串联电阻减小细栅间距栅线密度增大栅线变细使用开口较窄的丝印网板使用黏度较低的浆料改进串联电阻的技术方案栅线密化减小发射区横向电阻增加栅线横截面积同时减小宽度减小导线电阻增加主栅线根数二、常规工艺的栅线的细化技术常规工艺栅线细化的技术途径减小栅线的宽度，同时增加栅线高度增加栅线密度网板特性与浆

7、料和扩散特性的匹配网板宽度浆料黏度方块电阻120μm110μm100μmPV149PV149网板理论高度18~20μmPV159PV14520~22μmPV159PV14520~22μm40~45/45~50/50~55/90μm20~22μmPV159952、9235H50~55/栅线厚度和宽度——浆料因素两种不同黏度浆料的比较Q-Cell电池的细栅线Q-Cell电池细栅线型最高处高度：28.179μm最大宽度：86μm形状为梯形。高宽比：28.179/86=32.766%三、新型栅线细化技术两

8、步法制备细栅技术种子层导电层制备种子层的工艺(1)透过掩模蒸镀金属电极直接激光掺杂细线丝印凝胶喷印/喷墨导电层制备(1)镀膜（光诱导化学镀或电镀）(2)多重印刷高电导金属(3)喷墨两步法技术分类两步法技术电极加厚选择性电极二次丝印喷墨＋丝印丝印+LIP丝印磷浆EtchBack氧化膜开槽激光可槽激光掺杂SE电池的分类分类技术主要技术特点代表研究单位丝网印刷宽栅线EtchBa