多晶硅太阳能电池制造工艺简述.doc

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1、多晶硅太阳能电池制造工艺简述关于光的吸收对于光吸收主要是：（1）降低表面反射；（2）改变光在电池体内的路径；（3）采用背面反射。对于单晶硅，应用各向异性化学腐蚀的方法可在（100）表面制作金字塔状的绒面结构，降低表面光反射。但多晶硅晶向偏离（100）面，采用上面的方法无法作出均匀的绒面，目前采用下列方法:［1］激光刻槽:用激光刻槽的方法可在多晶硅表面制作倒金字塔结构，在500〜900nm光谱范围内，反射率为4〜6%,与表面制作双层减反射膜相当。而在（100）面单晶硅化学制作绒面的反射率为11%。用

2、激光制作绒面比在光滑面镀双层减反射膜层（ZnS/MgF2）电池的短路电流要提高4%左右，这主要是长波光（波长大于800nm）斜射进入电池的原因。激光制作绒面存在的问题是在刻蚀中,表面造成损伤同时引入一些杂质，要通过化学处理去除表面损伤层。该方法所作的太阳电池通常短路电流较高，但开路电压不太高，主要原因是电池表而积增加，引起复合电流提高。［2］化学刻槽:应用掩膜（Si3N4或SiO2）各向同性腐蚀，腐蚀液可为酸性腐蚀液，也可为浓度较高的氢氧化钠或氢氧化钾溶液，该方法无法形成各向异性腐蚀所形成的那种尖

3、锥状结构。据报道，该方法所形成的绒面对7（）0〜1030微米光谱范围有明显的减反射作用。但掩膜层一般要在较高的温度下形成，引起多晶硅材料性能下降，特别对质量较低的多晶材料，少子寿命缩短。应用该工艺在225cm2的多晶硅上所作电池的转换效率达到16.4%。掩膜层也可用丝网印刷的方法形成。［引反应离子腐蚀（RIE）:该方法为一种无掩膜腐蚀工艺,所形成的绒面反射率特别低，450〜在1000微米光谱范围的反射率可小于2%。仅从光学的角度來看，是一种理想的方法，但存在的问题是硅表面损伤严重，屯池的开路电压和

4、填充因子出现下降。［4］制作减反射膜层:对于高效太阳电池，最常用和最有效的方法是蒸镀ZnS/MgF2双层减反射膜，其最佳厚度取决于下面氧化层的厚度和电池表面的特征，例如，表面是光滑面还是绒面，减反射工艺也有蒸镀Ta2O5,PECVD沉积Si3N3等。ZnO导电膜也可作为减反材料。金属化技术在高效屯池的制作中，金属化屯极必须与电池的设计参数，如表面掺杂浓度、PN结深，金屈材料相匹配。实验室电池一般而积比较小（面积小于4cm2）,所以需要细金属栅线（小于10微米），一般采用的方法为光刻、电子束蒸发、电

5、子镀。工业化大牛产中也使用电镀工艺，但蒸发和光刻结合使用时，不属于低成木工艺技术。⑴电子束蒸发和电镀:通常，应用正胶剥离工艺，蒸镀Ti/Pa/Ag多层金属电极，要减小金属屯极所引起的串联屯阻，往往需要金属层比较厚（X〜10微米）。缺点是电子束蒸发造成硅表而/钝化层介而损伤，使表而复合提高，因此，工艺中，采用短时蒸发Ti/Pa层，在蒸发银层的工艺。另一个问题是金属与硅接触面较大时，必将导致少子复合速度提高。工艺中，采用了隧道结接触的方法，在硅和金属成间形成一个较薄的氧化层（一般厚度为20微米左右）应

6、用功函数较低的金属（如钛等）可在硅表面感应一个稳定的屯子积累层（也可引入固定正屯荷加深反型）。另外一种方法是在钝化层上开出小窗口（小于2微米），再淀积较宽的金屈栅线（通常为10微米），形成mushroom—like状电极，用该方法在4cm2Mc-Si上电池的转换效率达到17.3%。目前，在机械刻槽表面也运用了Shallowangle（oblique）技术。PN结的形成技术［1］发射区形成和磷吸杂:对于高效太阳能电池，发射区的形成一般采用选择扩散，在金属电极下方形成重杂质区域而在电极间实现浅浓度扩散

7、,发射区的浅浓度扩散即增强了电池对蓝光的响应，又使硅表面易于钝化。扩散的方法有两步扩散工艺、扩散加腐蚀工艺和掩埋扩散工艺。目前采用选择扩散，15xl5cm2屯池转换效率达到16.4%,n++、n+区域的表面方块屯阻分别为20Q和80Q.对于Mc-Si材料，扩磷吸杂对电池的影响得到广泛的研究，较长时间的磷吸杂过程（一般3〜4小时），可使一些Mc-Si的少子扩散长度提高两个数量级。在对衬底浓度对吸杂效应的研究中发现，即便对高浓度的衬第材料，经吸杂也能够获得较大的少，子扩散长度（大于200微米）电池的开

8、路电压大于638mv,转换效率超过17%。［2］背表面场的形成及铝吸杂技术:在Mc-Si屯池中，背p+p结由均匀扩散铝或硼形成，硼源一般为BN、BBr.APCVDSiO2：B2O8等，铝扩散为蒸发或丝网卬刷铝，800度下烧结所完成，对铝吸杂的作用也开展了大量的研究，与磷扩散吸杂不同，铝吸杂在相对较低的温度下进行。其中体缺陷也参与了杂质的溶解和沉积，而在较高温度下，沉积的杂质易于溶解进入硅中，对Mc-Si产生不利的影响。到廿前为至，区域背场已应用于单晶硅屯池工艺中，但在多晶硅中，还是