太陽電池生產(chǎn)中的工藝控制培訓(xùn)資料

1、太太陽電池生產(chǎn)中的陽電池生產(chǎn)中的 工藝控制點(diǎn)工藝控制點(diǎn)1概要概要太陽電池性能分類檢測(cè)過程中的關(guān)注點(diǎn)太陽電池性能分類檢測(cè)過程中的關(guān)注點(diǎn)絲網(wǎng)印刷中的基本考慮絲網(wǎng)印刷中的基本考慮燒結(jié)對(duì)電池性能的影響燒結(jié)對(duì)電池性能的影響硅片邊緣等離子體刻蝕過程及控制硅片邊緣等離子體刻蝕過程及控制鈍化減反膜的作用和要求鈍化減反膜的作用和要求擴(kuò)散工藝及控制要點(diǎn)擴(kuò)散工藝及控制要點(diǎn)制絨要求及有關(guān)考慮制絨要求及有關(guān)考慮2太陽電池性能分類檢測(cè)過程中的關(guān)注點(diǎn)太陽電池性能分類檢測(cè)過程中的關(guān)注點(diǎn)1.太陽電池的結(jié)構(gòu)太陽電池的結(jié)構(gòu)3R= r1+r2r2 = t/S=1cm， t = 200um125125： r2 = 0.13m ； 15

2、6156：r2 = 0.085m r2 r142. 太陽電池的等效電路太陽電池的等效電路 I = IL I0expe(V+IRS)/kT-1-(V+IRS)/RSH ISC = IL/1+(RS/RSH) 負(fù)載匹配！負(fù)載匹配！ ILIDRSHRS53. I-V曲線和曲線和P-V曲線曲線RS = 0.005 ，RSH = 10 ，IL = 34.5mA/cm2， = 16.85，F(xiàn)F = 78.6%，Voc = 623 mV，ISC = 5.23 A64. 并聯(lián)電阻對(duì)并聯(lián)電阻對(duì)I-V曲線的影響曲線的影響RSH = 10 RSH = 1 RSH = 0.5 RS = 0.005 75. 串聯(lián)電阻對(duì)

3、串聯(lián)電阻對(duì)I-V曲線的影響曲線的影響RS = 5 mRS = 15 mRS = 30 mRSH = 10 8RSH = 10 RS = 0.005 RSH = 10 RS = 0.2 RSH = 0.1 RS = 0.005 極端情況：燒穿極端情況：燒穿 短路電流低，開路電壓降低很大短路電流低，開路電壓降低很大 燒結(jié)不足燒結(jié)不足 短路電流低，開路電壓不變短路電流低，開路電壓不變97. 溫度對(duì)電池性能的影響溫度對(duì)電池性能的影響0 01 12 23 34 45 56 60 00.10.1 0.20.2 0.30.3 0.40.4 0.50.5 0.60.6 0.70.7電壓 （mV）電壓 （mV）

4、電流（A）電流（A）T = 278 KT = 298 KT = 318 KRS = 0.005 ， RSH = 10 101 銀漿的印刷銀漿的印刷l在大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)中，可靠的銀次柵線的最小在大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)中，可靠的銀次柵線的最小寬度需在寬度需在150微米左右；微米左右；l一般來說，對(duì)于可靠和可重復(fù)的印刷，柵線的寬一般來說，對(duì)于可靠和可重復(fù)的印刷，柵線的寬度很難小于絲網(wǎng)線直徑的四倍；這主要是由生產(chǎn)環(huán)度很難小于絲網(wǎng)線直徑的四倍；這主要是由生產(chǎn)環(huán)境中需要多次重復(fù)使用同時(shí)又必須提供足夠強(qiáng)度的境中需要多次重復(fù)使用同時(shí)又必須提供足夠強(qiáng)度的絲網(wǎng)的網(wǎng)線直徑所決定的。絲網(wǎng)的網(wǎng)線直徑所決定的。11l對(duì)于很細(xì)的

5、柵線的印刷可以通過使用腐蝕有印對(duì)于很細(xì)的柵線的印刷可以通過使用腐蝕有印刷線圖案的不銹鋼片來代替絲網(wǎng)，開口線條處留刷線圖案的不銹鋼片來代替絲網(wǎng)，開口線條處留有橋架加固，但這類網(wǎng)板很昂貴因而在生產(chǎn)中很有橋架加固，但這類網(wǎng)板很昂貴因而在生產(chǎn)中很少使用；少使用；l由于一方面要保證線寬盡可能地窄，而另一方由于一方面要保證線寬盡可能地窄，而另一方面又要保證線條的橫截面達(dá)到一定的數(shù)值，因此面又要保證線條的橫截面達(dá)到一定的數(shù)值，因此用于銀柵線印刷的絲網(wǎng)板的乳膠層的厚度非常關(guān)用于銀柵線印刷的絲網(wǎng)板的乳膠層的厚度非常關(guān)鍵；鍵；12l實(shí)驗(yàn)證明，只有當(dāng)柵線的高度達(dá)到實(shí)驗(yàn)證明，只有當(dāng)柵線的高度達(dá)到20微米左右微米左右時(shí)

6、才能實(shí)現(xiàn)。但要注意，經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)，時(shí)才能實(shí)現(xiàn)。但要注意，經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)，20微米微米高的銀柵線會(huì)收縮到一半左右；另外，絲網(wǎng)印刷高的銀柵線會(huì)收縮到一半左右；另外，絲網(wǎng)印刷后經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)的銀柵線的電導(dǎo)特性會(huì)比常規(guī)銀后經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)的銀柵線的電導(dǎo)特性會(huì)比常規(guī)銀材料差材料差3倍左右；倍左右；l銀漿料與擴(kuò)散有磷的硅的金屬接觸是太陽電銀漿料與擴(kuò)散有磷的硅的金屬接觸是太陽電池制作中的一個(gè)關(guān)鍵步驟并對(duì)電池的最終性能具池制作中的一個(gè)關(guān)鍵步驟并對(duì)電池的最終性能具有至關(guān)重要的影響有至關(guān)重要的影響。 132 鋁漿的印刷鋁漿的印刷l利用絲網(wǎng)印刷到硅片背面的鋁漿的厚度控制是利用絲網(wǎng)印刷到硅片背面的鋁漿的厚度控制是非常重要的。

7、如果太薄，所有鋁漿均會(huì)在后續(xù)的非常重要的。如果太薄，所有鋁漿均會(huì)在后續(xù)的燒結(jié)過程中（溫度高于燒結(jié)過程中（溫度高于577 C）與硅形成熔融區(qū)）與硅形成熔融區(qū)域而被消耗，而該合金區(qū)域無論從橫向電導(dǎo)率還域而被消耗，而該合金區(qū)域無論從橫向電導(dǎo)率還是從可焊性方面均不適合于作為背面金屬接觸。是從可焊性方面均不適合于作為背面金屬接觸。l相反，如果太厚，一方面浪費(fèi)漿料；同時(shí)還會(huì)相反，如果太厚，一方面浪費(fèi)漿料；同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致其不能在進(jìn)高溫區(qū)之前充分干燥，或許更壞導(dǎo)致其不能在進(jìn)高溫區(qū)之前充分干燥，或許更壞的情形是不能將其中的所有有機(jī)物全部趕出從而的情形是不能將其中的所有有機(jī)物全部趕出從而不能將整個(gè)鋁漿層轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘黉X

8、。不能將整個(gè)鋁漿層轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘黉X。14l絲網(wǎng)版的設(shè)計(jì)對(duì)厚度控制非常重要。絲網(wǎng)密絲網(wǎng)版的設(shè)計(jì)對(duì)厚度控制非常重要。絲網(wǎng)密度和網(wǎng)線直徑對(duì)漿料穿過絲網(wǎng)的難易程度有直度和網(wǎng)線直徑對(duì)漿料穿過絲網(wǎng)的難易程度有直接影響。作為決定印刷圖案的模版是通過涂在接影響。作為決定印刷圖案的模版是通過涂在網(wǎng)版上下兩面的乳膠層來實(shí)現(xiàn)的。單層乳膠的網(wǎng)版上下兩面的乳膠層來實(shí)現(xiàn)的。單層乳膠的厚度可以從厚度可以從1微米到超過微米到超過30微米，更厚的要求微米，更厚的要求通常是利用多層乳膠制備的。因此，影響所印通常是利用多層乳膠制備的。因此，影響所印鋁漿的厚度的因素包括：絲網(wǎng)密度、網(wǎng)線直徑、鋁漿的厚度的因素包括：絲網(wǎng)密度、網(wǎng)線直徑、乳膠

9、層厚度、印刷頭壓力、印刷速度以及漿料乳膠層厚度、印刷頭壓力、印刷速度以及漿料的黏性。的黏性。15l網(wǎng)版上表面的乳膠層厚度不需要很厚，但下表面網(wǎng)版上表面的乳膠層厚度不需要很厚，但下表面乳膠層需要與要印刷的漿料一樣厚。下表面乳膠層乳膠層需要與要印刷的漿料一樣厚。下表面乳膠層可防止印刷過程中印刷頭將網(wǎng)線擠壓過度而太靠近可防止印刷過程中印刷頭將網(wǎng)線擠壓過度而太靠近硅片表面。硅片表面。l通常，鋁漿層的厚度需要至少在通常，鋁漿層的厚度需要至少在20微米。如乳膠微米。如乳膠層厚度太大，很難將漿料擠壓穿過網(wǎng)版而到達(dá)硅片層厚度太大，很難將漿料擠壓穿過網(wǎng)版而到達(dá)硅片表面，除非漿料很稀或印刷頭壓力非常大，但這些表面

10、，除非漿料很稀或印刷頭壓力非常大，但這些極端情況一般不采用。極端情況一般不采用。l印刷頭壓力要足夠大以將所期望的漿料數(shù)量擠過印刷頭壓力要足夠大以將所期望的漿料數(shù)量擠過網(wǎng)版，但壓力太高會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)版及印刷頭表面磨損。網(wǎng)版，但壓力太高會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)版及印刷頭表面磨損。16l至于印刷速度太慢會(huì)影響產(chǎn)能，而太快又不能擠至于印刷速度太慢會(huì)影響產(chǎn)能，而太快又不能擠壓足夠的漿料穿過網(wǎng)版。對(duì)于擠壓一定量的漿料，壓足夠的漿料穿過網(wǎng)版。對(duì)于擠壓一定量的漿料，通常是速度越快，所需的壓力越高。通常是速度越快，所需的壓力越高。l漿料黏性太高，擠壓足夠的漿料穿過網(wǎng)版所需的漿料黏性太高，擠壓足夠的漿料穿過網(wǎng)版所需的壓力就會(huì)很大；而黏

11、性太低，因漿料流動(dòng)性太大印壓力就會(huì)很大；而黏性太低，因漿料流動(dòng)性太大印刷出的線條難以保持所設(shè)計(jì)的截面。刷出的線條難以保持所設(shè)計(jì)的截面。l在全面積鋁背場(chǎng)的印刷中，印刷頭壓力選擇尤其在全面積鋁背場(chǎng)的印刷中，印刷頭壓力選擇尤其重要。過高的壓力會(huì)導(dǎo)致硅片中心區(qū)域印得太薄，重要。過高的壓力會(huì)導(dǎo)致硅片中心區(qū)域印得太薄，因?yàn)樵谶@種情況下，只是硅片的邊緣有乳膠層，硅因?yàn)樵谶@種情況下，只是硅片的邊緣有乳膠層，硅片中心區(qū)域網(wǎng)版要距離硅片近得多；過低的壓力又片中心區(qū)域網(wǎng)版要距離硅片近得多；過低的壓力又不能擠壓足夠的漿料穿過網(wǎng)版，因而印得太薄。不能擠壓足夠的漿料穿過網(wǎng)版，因而印得太薄。17銀柵線的燒穿銀柵線的燒穿 相

12、比于鋁漿的相比于鋁漿的燒結(jié)，銀漿的燒結(jié)燒結(jié)，銀漿的燒結(jié)要重要得多；其對(duì)要重要得多；其對(duì)電池片性能的影響電池片性能的影響主要表現(xiàn)在串聯(lián)電主要表現(xiàn)在串聯(lián)電阻，因而也表現(xiàn)在阻，因而也表現(xiàn)在填充因子上。填充因子上。18l從尺度上講，磷擴(kuò)散的深度遠(yuǎn)小于從尺度上講，磷擴(kuò)散的深度遠(yuǎn)小于1微米，而微米，而柵線至少是柵線至少是120微米寬。在燒結(jié)過程中，銀會(huì)被微米寬。在燒結(jié)過程中，銀會(huì)被驅(qū)入到摻磷的硅里，因而會(huì)減低銀硅合金區(qū)域下驅(qū)入到摻磷的硅里，因而會(huì)減低銀硅合金區(qū)域下的擴(kuò)磷硅層的橫向?qū)щ娐?。的擴(kuò)磷硅層的橫向?qū)щ娐?。l如果銀被驅(qū)趕得太深，因銀硅合金區(qū)域很高如果銀被驅(qū)趕得太深，因銀硅合金區(qū)域很高的電阻率而使得其所

13、在位置的的電阻率而使得其所在位置的PN結(jié)所收集到的結(jié)所收集到的電子幾乎不能直接穿過該銀硅合金區(qū)域，這就使電子幾乎不能直接穿過該銀硅合金區(qū)域，這就使得作為金屬電極的銀柵線對(duì)電子的收集只集中在得作為金屬電極的銀柵線對(duì)電子的收集只集中在柵線的邊沿區(qū)域；而相比于銀柵線與硅的總接觸柵線的邊沿區(qū)域；而相比于銀柵線與硅的總接觸面積來說，邊沿區(qū)域的接觸面積只占大約面積來說，邊沿區(qū)域的接觸面積只占大約1%。 19l由于銀具有較高的功函數(shù)，銀與硅的接觸時(shí)由于銀具有較高的功函數(shù)，銀與硅的接觸時(shí)很難實(shí)現(xiàn)歐姆接觸。這個(gè)問題可以通過高濃度很難實(shí)現(xiàn)歐姆接觸。這個(gè)問題可以通過高濃度的磷擴(kuò)散以防止銀與的磷擴(kuò)散以防止銀與N-型硅

14、之間形成型硅之間形成Schottky勢(shì)勢(shì)壘從而實(shí)現(xiàn)歐姆接觸。壘從而實(shí)現(xiàn)歐姆接觸。l然而，遺憾的是，最濃的磷擴(kuò)散區(qū)域靠近硅然而，遺憾的是，最濃的磷擴(kuò)散區(qū)域靠近硅片的表面。因此，如果銀被驅(qū)趕得太深，一方片的表面。因此，如果銀被驅(qū)趕得太深，一方面會(huì)使得高導(dǎo)電性的磷擴(kuò)散區(qū)域被封閉；另一面會(huì)使得高導(dǎo)電性的磷擴(kuò)散區(qū)域被封閉；另一方面還會(huì)使得銀與磷摻雜濃度較低的硅區(qū)域接方面還會(huì)使得銀與磷摻雜濃度較低的硅區(qū)域接觸而形成觸而形成Schottky勢(shì)壘從而接觸電阻很高。勢(shì)壘從而接觸電阻很高。 20l因此，理想情況是在燒結(jié)中銀被驅(qū)趕到硅中的深因此，理想情況是在燒結(jié)中銀被驅(qū)趕到硅中的深度盡可能地淺，但溫度要足夠高以實(shí)現(xiàn)

15、從銀漿到銀度盡可能地淺，但溫度要足夠高以實(shí)現(xiàn)從銀漿到銀金屬的轉(zhuǎn)變，而同時(shí)又使得銀能夠與硅充分地形成金屬的轉(zhuǎn)變，而同時(shí)又使得銀能夠與硅充分地形成合金以獲得必要的機(jī)械附著強(qiáng)度和確保合金以獲得必要的機(jī)械附著強(qiáng)度和確保SCHOTTKY勢(shì)壘的去除；勢(shì)壘的去除；l溫度過高的燒結(jié)會(huì)將銀驅(qū)入到溫度過高的燒結(jié)會(huì)將銀驅(qū)入到PN結(jié)區(qū)或結(jié)區(qū)或PN結(jié)區(qū)結(jié)區(qū)以外的以外的P型區(qū)域。當(dāng)擴(kuò)散不均應(yīng)時(shí)，這種現(xiàn)象要特型區(qū)域。當(dāng)擴(kuò)散不均應(yīng)時(shí)，這種現(xiàn)象要特別引起關(guān)注。由于銀本身的功函數(shù)較高，不會(huì)導(dǎo)致別引起關(guān)注。由于銀本身的功函數(shù)較高，不會(huì)導(dǎo)致因穿過結(jié)區(qū)與因穿過結(jié)區(qū)與P型硅襯底形成歐姆接觸而短路。但型硅襯底形成歐姆接觸而短路。但是，會(huì)因

16、為銀漿料中的雜質(zhì)擴(kuò)散到結(jié)區(qū)耗盡層而使是，會(huì)因?yàn)殂y漿料中的雜質(zhì)擴(kuò)散到結(jié)區(qū)耗盡層而使載流子復(fù)合大為提高，從而降低其性能。載流子復(fù)合大為提高，從而降低其性能。21l總之，磷擴(kuò)散工序有任何變化，就要重新優(yōu)總之，磷擴(kuò)散工序有任何變化，就要重新優(yōu)化銀燒結(jié)條件?；y燒結(jié)條件。l順便提到，介電膜如氮化硅等的采用，使以順便提到，介電膜如氮化硅等的采用，使以上要求更為保障。一方面，使得機(jī)械附著得到上要求更為保障。一方面，使得機(jī)械附著得到保障；同時(shí)，保障；同時(shí)，“死層效應(yīng)死層效應(yīng)”降低。當(dāng)然，介電降低。當(dāng)然，介電膜的厚度均勻性和成份均勻性要控制好。膜的厚度均勻性和成份均勻性要控制好。 22銀柵線的電阻檢測(cè)銀柵線的電

17、阻檢測(cè)l經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)后，可以通過測(cè)量沿單根柵線的電壓經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)后，可以通過測(cè)量沿單根柵線的電壓降來檢驗(yàn)由于銀柵線的電阻造成的損失。方法是，將降來檢驗(yàn)由于銀柵線的電阻造成的損失。方法是，將電池放置在模擬太陽光下，使電池兩極處于短路狀態(tài)電池放置在模擬太陽光下，使電池兩極處于短路狀態(tài)以確保有最大電流通過柵線，利用萬用電表測(cè)量主柵以確保有最大電流通過柵線，利用萬用電表測(cè)量主柵線與各次柵線靠電池邊緣之間的電壓降。這段距離通線與各次柵線靠電池邊緣之間的電壓降。這段距離通常為常為3厘米左右，對(duì)于銀柵線質(zhì)量比較好的情況，所測(cè)厘米左右，對(duì)于銀柵線質(zhì)量比較好的情況，所測(cè)得的電壓降可以低于得的電壓降可以低于20m

18、V；而對(duì)于銀柵線質(zhì)量比較差；而對(duì)于銀柵線質(zhì)量比較差的情況，所測(cè)得的電壓降可以高達(dá)的情況，所測(cè)得的電壓降可以高達(dá)100mV。l比起正常的情況來說，沿柵線較高的電阻損失會(huì)使比起正常的情況來說，沿柵線較高的電阻損失會(huì)使其最大工作點(diǎn)電壓從其最大工作點(diǎn)電壓從500mV降到降到400-450mV，填充因子，填充因子下降下降10-20%。233 背面鋁漿料的干燥背面鋁漿料的干燥l烘干過程的目的是使?jié){料中的溶劑和稀釋劑烘干過程的目的是使?jié){料中的溶劑和稀釋劑得到去除。在高溫?zé)Y(jié)過程中，任何殘留的溶得到去除。在高溫?zé)Y(jié)過程中，任何殘留的溶劑和稀釋劑會(huì)導(dǎo)致漿料往外迸發(fā)形成鼓包。劑和稀釋劑會(huì)導(dǎo)致漿料往外迸發(fā)形成鼓包。

19、l另一方面，一定厚度的背面氧化鋁層是必需另一方面，一定厚度的背面氧化鋁層是必需的，以使熔化的鋁和鋁的，以使熔化的鋁和鋁/硅保持在其位置上；硅保持在其位置上；可見，含氧氣氛是必要的?？梢?，含氧氣氛是必要的。l鋁表面氧化不充分會(huì)導(dǎo)致熔化的鋁和硅穿過鋁表面氧化不充分會(huì)導(dǎo)致熔化的鋁和硅穿過氧化鋁層而在電池背面形成鋁珠。氧化鋁層而在電池背面形成鋁珠。24l干燥后，在燒結(jié)過程中印刷漿料里的鋁與硅形成干燥后，在燒結(jié)過程中印刷漿料里的鋁與硅形成硅硅/鋁合金，并有一部分鋁粉顆粒熔化而在硅片背鋁合金，并有一部分鋁粉顆粒熔化而在硅片背面形成一層金屬鋁。面形成一層金屬鋁。l燒結(jié)過程不能太短以保證硅燒結(jié)過程不能太短以保

20、證硅/鋁合金的形成，也鋁合金的形成，也不能太長而消耗掉所有的鋁。不能太長而消耗掉所有的鋁。l鋁在硅中是作為鋁在硅中是作為P型摻雜的，硅片背表面摻鋁形型摻雜的，硅片背表面摻鋁形成所謂的鋁背場(chǎng)，可以減少金屬與硅交界處的少子成所謂的鋁背場(chǎng)，可以減少金屬與硅交界處的少子復(fù)合（降低暗飽和電流），從而提高開路電壓和增復(fù)合（降低暗飽和電流），從而提高開路電壓和增加短路電流，特別是改善對(duì)紅外光線的響應(yīng)。加短路電流，特別是改善對(duì)紅外光線的響應(yīng)。25l經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)后，將電池放置在模擬太陽光經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)后，將電池放置在模擬太陽光下，利用萬用電表依此測(cè)量背面與正面各對(duì)應(yīng)下，利用萬用電表依此測(cè)量背面與正面各對(duì)應(yīng)位置之間

21、的電壓。正常情況下，除靠近邊緣區(qū)位置之間的電壓。正常情況下，除靠近邊緣區(qū)域電壓稍微低一些以外，其它各點(diǎn)電壓應(yīng)比較域電壓稍微低一些以外，其它各點(diǎn)電壓應(yīng)比較均勻。但是，如果某些區(qū)域點(diǎn)的電壓比其周圍均勻。但是，如果某些區(qū)域點(diǎn)的電壓比其周圍區(qū)域的電壓低得太多，可以斷定該區(qū)域存在鋁區(qū)域的電壓低得太多，可以斷定該區(qū)域存在鋁等金屬污染。等金屬污染。4 燒結(jié)后正面結(jié)可能鋁污染的檢測(cè)燒結(jié)后正面結(jié)可能鋁污染的檢測(cè)26硅片邊緣等離子刻蝕過程及控制硅片邊緣等離子刻蝕過程及控制l由于在擴(kuò)散過程中，即使采用硅片的背對(duì)背由于在擴(kuò)散過程中，即使采用硅片的背對(duì)背擴(kuò)散，硅片的所有表面（包括正反面和邊緣）擴(kuò)散，硅片的所有表面（包括

22、正反面和邊緣）都將不可避免地?cái)U(kuò)散上磷。都將不可避免地?cái)U(kuò)散上磷。PNPN結(jié)的正面所收集結(jié)的正面所收集到的光生電子會(huì)沿著邊緣擴(kuò)散有磷的區(qū)域流到到的光生電子會(huì)沿著邊緣擴(kuò)散有磷的區(qū)域流到PNPN結(jié)的背面，而造成短路，該短路通道等效于結(jié)的背面，而造成短路，該短路通道等效于降低并聯(lián)電阻。因此要制得性能好的太陽電池，降低并聯(lián)電阻。因此要制得性能好的太陽電池，需要將該短路通道去除需要將該短路通道去除。 27redgeRSHILIDRSReff = RSHredge/(RSH + redge)28l通常采用等離子體刻蝕法將硅片邊緣擴(kuò)散有通常采用等離子體刻蝕法將硅片邊緣擴(kuò)散有磷的區(qū)域去除。方法是將一定數(shù)量的硅片整

23、齊磷的區(qū)域去除。方法是將一定數(shù)量的硅片整齊地疊放在一起，并將上下最兩端的硅片加以保地疊放在一起，并將上下最兩端的硅片加以保護(hù)，然后將這些疊放在一起的硅片置于刻蝕腔護(hù)，然后將這些疊放在一起的硅片置于刻蝕腔內(nèi)。經(jīng)抽真空并引入適當(dāng)?shù)墓ぷ鳉怏w后，施加內(nèi)。經(jīng)抽真空并引入適當(dāng)?shù)墓ぷ鳉怏w后，施加一定的射頻能量，即可在疊放在一起的硅片周一定的射頻能量，即可在疊放在一起的硅片周圍產(chǎn)生等離子體。射頻波能量被反應(yīng)氣體吸收圍產(chǎn)生等離子體。射頻波能量被反應(yīng)氣體吸收后將氣體分子離化而產(chǎn)生有活性的離子或自由后將氣體分子離化而產(chǎn)生有活性的離子或自由基，這些離子或自由基通過與硅片邊緣的硅原基，這些離子或自由基通過與硅片邊緣的硅

24、原子的不斷反應(yīng)而將硅原子帶走，即實(shí)現(xiàn)子的不斷反應(yīng)而將硅原子帶走，即實(shí)現(xiàn)刻蝕刻蝕。 29l在等離子體刻蝕工藝中，關(guān)鍵的工藝參量是在等離子體刻蝕工藝中，關(guān)鍵的工藝參量是射頻功率和刻蝕時(shí)間。如功率太高，等離子體射頻功率和刻蝕時(shí)間。如功率太高，等離子體中離子的能量較高而會(huì)對(duì)硅片邊緣造成較大的中離子的能量較高而會(huì)對(duì)硅片邊緣造成較大的轟擊損傷，導(dǎo)致邊緣區(qū)域的電性能變差從而使轟擊損傷，導(dǎo)致邊緣區(qū)域的電性能變差從而使電池的性能下降。因此，人們通常傾向于采用電池的性能下降。因此，人們通常傾向于采用功率相對(duì)較低而時(shí)間相對(duì)較長的刻蝕工藝。當(dāng)功率相對(duì)較低而時(shí)間相對(duì)較長的刻蝕工藝。當(dāng)然，另一方面，等離子體刻蝕過程中，載

25、能離然，另一方面，等離子體刻蝕過程中，載能離子也會(huì)對(duì)硅片邊緣附近的正反表面區(qū)域造成影子也會(huì)對(duì)硅片邊緣附近的正反表面區(qū)域造成影響。刻蝕過程越長，這種影響越嚴(yán)重。響。刻蝕過程越長，這種影響越嚴(yán)重。30l因此，在生產(chǎn)過程中，等離子體刻蝕的功率因此，在生產(chǎn)過程中，等離子體刻蝕的功率大小和刻蝕時(shí)間長短的選取是一種折衷考慮。大小和刻蝕時(shí)間長短的選取是一種折衷考慮。較高能量的離子轟擊對(duì)邊緣區(qū)域造成的損傷會(huì)較高能量的離子轟擊對(duì)邊緣區(qū)域造成的損傷會(huì)對(duì)邊緣區(qū)域所收集到的載流子有一定程度的減對(duì)邊緣區(qū)域所收集到的載流子有一定程度的減少，因而會(huì)導(dǎo)致短路電流稍微降低。其最大后少，因而會(huì)導(dǎo)致短路電流稍微降低。其最大后果是會(huì)

26、使器件的理想因子果是會(huì)使器件的理想因子“n”n”增加，因?yàn)樵诮Y(jié)增加，因?yàn)樵诮Y(jié)區(qū)（耗盡區(qū)）造成的損傷會(huì)使得結(jié)區(qū)復(fù)合增加，區(qū)（耗盡區(qū)）造成的損傷會(huì)使得結(jié)區(qū)復(fù)合增加，從而表現(xiàn)在理想因子的增加。從而表現(xiàn)在理想因子的增加。31l對(duì)于較低的等離子功率，需要較長的刻蝕時(shí)對(duì)于較低的等離子功率，需要較長的刻蝕時(shí)間。如果刻蝕不足，電池的并聯(lián)電阻會(huì)下降，間。如果刻蝕不足，電池的并聯(lián)電阻會(huì)下降，對(duì)這種情況需要增加功率或延長刻蝕時(shí)間。如對(duì)這種情況需要增加功率或延長刻蝕時(shí)間。如果刻蝕時(shí)間長到足以對(duì)電池片的正反面造成損果刻蝕時(shí)間長到足以對(duì)電池片的正反面造成損傷，由于這不可避免地會(huì)造成損傷延伸到正面?zhèn)捎谶@不可避免地會(huì)造成

27、損傷延伸到正面結(jié)區(qū)，因而也會(huì)使理想因子結(jié)區(qū)，因而也會(huì)使理想因子“n”n”增加。如果刻增加。如果刻蝕時(shí)間過長，會(huì)因損傷區(qū)域的高復(fù)合而使得開蝕時(shí)間過長，會(huì)因損傷區(qū)域的高復(fù)合而使得開路電壓和短路電流降低。路電壓和短路電流降低。32l等離子功率太低會(huì)使等離子體不穩(wěn)定和分布等離子功率太低會(huì)使等離子體不穩(wěn)定和分布不均勻，從而造成某些區(qū)域刻蝕過度而某些區(qū)不均勻，從而造成某些區(qū)域刻蝕過度而某些區(qū)域刻蝕不足，導(dǎo)致并聯(lián)電阻下降。開路電壓的域刻蝕不足，導(dǎo)致并聯(lián)電阻下降。開路電壓的分布測(cè)量是檢驗(yàn)該問題的有效方法，如邊緣刻分布測(cè)量是檢驗(yàn)該問題的有效方法，如邊緣刻蝕不足，則接近邊緣區(qū)域時(shí)，開路電壓會(huì)降低蝕不足，則接近邊緣

28、區(qū)域時(shí)，開路電壓會(huì)降低很大（甚至低到很大（甚至低到200200mVmV）；）；而正常情況下，該下而正常情況下，該下降應(yīng)比較小。降應(yīng)比較小。33鈍化減反膜的作用和要求鈍化減反膜的作用和要求l表面平整的硅片在很寬的波長范圍（表面平整的硅片在很寬的波長范圍（40040010501050nmnm）內(nèi)對(duì)入射光的反射均高于內(nèi)對(duì)入射光的反射均高于30%30%。該反射。該反射可以通過表面絨面來降低。但是，一方面，金可以通過表面絨面來降低。但是，一方面，金字塔絨面只能在特定取向（接近字塔絨面只能在特定取向（接近100100晶向）的硅晶向）的硅片上實(shí)現(xiàn)，減反的效果只能低到接近片上實(shí)現(xiàn)，減反的效果只能低到接近10%

29、10%；另一；另一方面，對(duì)于不適合于絨面制備的硅片、因其它方面，對(duì)于不適合于絨面制備的硅片、因其它考慮要求平表面硅片的電池或?yàn)榱诉M(jìn)一步降低考慮要求平表面硅片的電池或?yàn)榱诉M(jìn)一步降低反射，需要在硅片表面制備一層或多層介質(zhì)膜。反射，需要在硅片表面制備一層或多層介質(zhì)膜。34l介質(zhì)膜的種類及制備方法有多種，比如真空介質(zhì)膜的種類及制備方法有多種，比如真空加熱沉積、化學(xué)氣相沉積、絲網(wǎng)印刷、濺射、加熱沉積、化學(xué)氣相沉積、絲網(wǎng)印刷、濺射、電子束蒸發(fā)、離心甩膠甚至噴鍍等等?？紤]到電子束蒸發(fā)、離心甩膠甚至噴鍍等等?？紤]到介質(zhì)膜的質(zhì)量及生產(chǎn)成本，最常用的減反介質(zhì)介質(zhì)膜的質(zhì)量及生產(chǎn)成本，最常用的減反介質(zhì)膜是氮化硅和二氧

30、化鈦，前者主要采用化學(xué)氣膜是氮化硅和二氧化鈦，前者主要采用化學(xué)氣相沉積，而后者主要采用噴鍍、化學(xué)氣相沉積相沉積，而后者主要采用噴鍍、化學(xué)氣相沉積和絲網(wǎng)印刷。和絲網(wǎng)印刷。35l太陽電池制作中對(duì)于介質(zhì)膜的要求是：太陽電池制作中對(duì)于介質(zhì)膜的要求是：折射率為折射率為1.91.92.12.1。我們注意到，若選擇適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)層厚度。我們注意到，若選擇適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)層厚度和折射率可以將某一特定波長的入射光反射降低到和折射率可以將某一特定波長的入射光反射降低到零。然而，太陽光的光譜范圍包含許多各種不同的零。然而，太陽光的光譜范圍包含許多各種不同的波長，零反射條件的選擇只能針對(duì)某一波長，其它波長，零反射條件的選擇只能

31、針對(duì)某一波長，其它波長的光的反射會(huì)隨與此特定波長的偏離的增大而波長的光的反射會(huì)隨與此特定波長的偏離的增大而增加。因此，增加。因此，減反介質(zhì)層的設(shè)計(jì)要根據(jù)太陽光波長減反介質(zhì)層的設(shè)計(jì)要根據(jù)太陽光波長的分布特征和硅材料的吸收特點(diǎn)而作總體考慮?；姆植继卣骱凸璨牧系奈仗攸c(diǎn)而作總體考慮?；谶@些考慮，對(duì)于于這些考慮，對(duì)于折射率為折射率為1.91.92.12.1的介質(zhì)層，的介質(zhì)層，厚厚度為度為8080nmnm左右。這也是為什么生產(chǎn)出來的太陽電池左右。這也是為什么生產(chǎn)出來的太陽電池看起來是藍(lán)色的，因?yàn)檩^短波長的光比較長波長的看起來是藍(lán)色的，因?yàn)檩^短波長的光比較長波長的光的反射要多。光的反射要多。36l當(dāng)然

32、，在實(shí)驗(yàn)室一般可以采用多層減反膜以使入當(dāng)然，在實(shí)驗(yàn)室一般可以采用多層減反膜以使入射太陽光中多個(gè)波長光的反射均降為零，在這種情射太陽光中多個(gè)波長光的反射均降為零，在這種情況下，太陽電池看起來是黑色或深綠色的。通常在況下，太陽電池看起來是黑色或深綠色的。通常在大規(guī)模生產(chǎn)中，由于成本的考慮，只采用一層減反大規(guī)模生產(chǎn)中，由于成本的考慮，只采用一層減反膜。膜。l原則上，減反介質(zhì)膜可以在生產(chǎn)過程中的不同階原則上，減反介質(zhì)膜可以在生產(chǎn)過程中的不同階段制備。以前，人們?yōu)榱吮苊庖驗(yàn)橹苽涞臏p反膜需段制備。以前，人們?yōu)榱吮苊庖驗(yàn)橹苽涞臏p反膜需要耐高溫以及減小由此導(dǎo)致的污染，通常將減反介要耐高溫以及減小由此導(dǎo)致的污染

33、，通常將減反介質(zhì)膜的制備安排在生產(chǎn)過程中的最后一步。然而，質(zhì)膜的制備安排在生產(chǎn)過程中的最后一步。然而，這種安排的問題是需要將金屬柵線上用于焊接區(qū)域這種安排的問題是需要將金屬柵線上用于焊接區(qū)域的減反介質(zhì)膜去除以便封裝過程中的焊接。的減反介質(zhì)膜去除以便封裝過程中的焊接。37l近年來，由于所選擇的減反介質(zhì)膜材料的耐高近年來，由于所選擇的減反介質(zhì)膜材料的耐高溫和無污染特性，以及由于可以經(jīng)過燒結(jié)穿透介溫和無污染特性，以及由于可以經(jīng)過燒結(jié)穿透介質(zhì)膜實(shí)現(xiàn)歐姆接觸的絲網(wǎng)印刷金屬漿料的開發(fā)，質(zhì)膜實(shí)現(xiàn)歐姆接觸的絲網(wǎng)印刷金屬漿料的開發(fā)，減反介質(zhì)膜材料的制備已被安排在生產(chǎn)過程的中減反介質(zhì)膜材料的制備已被安排在生產(chǎn)過程

34、的中間環(huán)節(jié)。間環(huán)節(jié)。l新型絲網(wǎng)印刷金屬漿料和與之相適應(yīng)的可以通新型絲網(wǎng)印刷金屬漿料和與之相適應(yīng)的可以通過燒結(jié)穿透實(shí)現(xiàn)歐姆接觸的減反介質(zhì)膜沉積技術(shù)過燒結(jié)穿透實(shí)現(xiàn)歐姆接觸的減反介質(zhì)膜沉積技術(shù)的開發(fā)是過去的開發(fā)是過去2020多年來絲網(wǎng)印刷太陽電池技術(shù)中多年來絲網(wǎng)印刷太陽電池技術(shù)中最重要的進(jìn)展。其關(guān)鍵點(diǎn)是通過燒結(jié)穿透實(shí)現(xiàn)與最重要的進(jìn)展。其關(guān)鍵點(diǎn)是通過燒結(jié)穿透實(shí)現(xiàn)與N N型擴(kuò)散區(qū)的歐姆接觸而同時(shí)又不會(huì)損壞附近的型擴(kuò)散區(qū)的歐姆接觸而同時(shí)又不會(huì)損壞附近的結(jié)區(qū)。結(jié)區(qū)。38l當(dāng)絲網(wǎng)印刷在當(dāng)絲網(wǎng)印刷在3030多年以前被用于太陽電池的生產(chǎn)多年以前被用于太陽電池的生產(chǎn)時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)良好的歐姆接觸而又要保證在后續(xù)的時(shí)，為

35、了實(shí)現(xiàn)良好的歐姆接觸而又要保證在后續(xù)的燒結(jié)過程中金屬不會(huì)穿透到結(jié)區(qū)，磷擴(kuò)散得比較濃燒結(jié)過程中金屬不會(huì)穿透到結(jié)區(qū)，磷擴(kuò)散得比較濃而結(jié)又比較深。因此，過去幾十年以來，絲網(wǎng)印刷而結(jié)又比較深。因此，過去幾十年以來，絲網(wǎng)印刷太陽電池均采用濃度較高結(jié)比較深的擴(kuò)散條件。而太陽電池均采用濃度較高結(jié)比較深的擴(kuò)散條件。而在絲網(wǎng)印刷之前進(jìn)行減反膜沉積的新型工藝的采用在絲網(wǎng)印刷之前進(jìn)行減反膜沉積的新型工藝的采用可以使后續(xù)的燒結(jié)過程中金屬在硅片里的穿透做到可以使后續(xù)的燒結(jié)過程中金屬在硅片里的穿透做到盡可能地小。這有兩方面的好處：可以采用較淺的盡可能地小。這有兩方面的好處：可以采用較淺的擴(kuò)散結(jié)以及使燒結(jié)后硅和金屬的接觸面

36、靠近硅片表擴(kuò)散結(jié)以及使燒結(jié)后硅和金屬的接觸面靠近硅片表面。對(duì)于金屬穿透比較小的情況，因越靠近硅片表面。對(duì)于金屬穿透比較小的情況，因越靠近硅片表面，磷擴(kuò)散濃度越高，串聯(lián)電阻就越低。而對(duì)于結(jié)面，磷擴(kuò)散濃度越高，串聯(lián)電阻就越低。而對(duì)于結(jié)比較淺的情況，在發(fā)射區(qū)因光的吸收產(chǎn)生的電子空比較淺的情況，在發(fā)射區(qū)因光的吸收產(chǎn)生的電子空穴對(duì)的收集幾率相對(duì)較大。穴對(duì)的收集幾率相對(duì)較大。 39擴(kuò)散工藝及控制要點(diǎn)擴(kuò)散工藝及控制要點(diǎn)l由于硅太陽電池實(shí)際生產(chǎn)中均采用由于硅太陽電池實(shí)際生產(chǎn)中均采用P型型硅片，因此需要形成硅片，因此需要形成N型層才能得到型層才能得到PN結(jié)，結(jié)，這通常是通過在高溫條件下利用磷源擴(kuò)散這通常是通過在

37、高溫條件下利用磷源擴(kuò)散來實(shí)現(xiàn)的。這種擴(kuò)散工藝包括兩個(gè)過程：來實(shí)現(xiàn)的。這種擴(kuò)散工藝包括兩個(gè)過程：首先是硅片表面含磷薄膜層的沉積，然后首先是硅片表面含磷薄膜層的沉積，然后是含磷薄膜層中的磷在高溫條件下往是含磷薄膜層中的磷在高溫條件下往P型型硅片里的擴(kuò)散。硅片里的擴(kuò)散。40l在高溫?cái)U(kuò)散爐里，汽相的在高溫?cái)U(kuò)散爐里，汽相的POCl3（phosphorus oxychloride）或）或PBr3（phosphorus tribromide）首）首先在硅表面形成先在硅表面形成P2O5（phosphorus pentoxide）；）；然后，其中的磷在高溫作用下往硅片里擴(kuò)散。然后，其中的磷在高溫作用下往硅片里擴(kuò)

38、散。l擴(kuò)散過程結(jié)束后，通常利用擴(kuò)散過程結(jié)束后，通常利用“四探針法四探針法”對(duì)其方對(duì)其方塊電阻進(jìn)行測(cè)量以確定擴(kuò)散到硅片里的磷的總量。塊電阻進(jìn)行測(cè)量以確定擴(kuò)散到硅片里的磷的總量。對(duì)于絲網(wǎng)印刷太陽電池來說，方塊電阻一般控制在對(duì)于絲網(wǎng)印刷太陽電池來說，方塊電阻一般控制在40-50 /。l發(fā)射結(jié)擴(kuò)散通常被認(rèn)為是太陽電池制作的最關(guān)鍵發(fā)射結(jié)擴(kuò)散通常被認(rèn)為是太陽電池制作的最關(guān)鍵的工藝步驟。擴(kuò)散太濃，會(huì)導(dǎo)致短路電流降低（特的工藝步驟。擴(kuò)散太濃，會(huì)導(dǎo)致短路電流降低（特別是短波長光譜響應(yīng)很差，當(dāng)擴(kuò)散結(jié)過深時(shí)，該效別是短波長光譜響應(yīng)很差，當(dāng)擴(kuò)散結(jié)過深時(shí)，該效應(yīng)還會(huì)加劇）；擴(kuò)散不足，會(huì)導(dǎo)致橫向傳輸電阻過應(yīng)還會(huì)加劇）；擴(kuò)

39、散不足，會(huì)導(dǎo)致橫向傳輸電阻過大，同樣還會(huì)引起金屬化時(shí)硅材料與絲網(wǎng)印刷電結(jié)大，同樣還會(huì)引起金屬化時(shí)硅材料與絲網(wǎng)印刷電結(jié)之間的歐姆接觸效果。之間的歐姆接觸效果。41l導(dǎo)致少數(shù)載流子壽命降低的原因還包括擴(kuò)導(dǎo)致少數(shù)載流子壽命降低的原因還包括擴(kuò)散源的純度、擴(kuò)散爐的清潔程度、進(jìn)爐之前散源的純度、擴(kuò)散爐的清潔程度、進(jìn)爐之前硅片的清潔程度甚至在熱擴(kuò)散過程中硅片的硅片的清潔程度甚至在熱擴(kuò)散過程中硅片的應(yīng)力等。應(yīng)力等。l擴(kuò)散結(jié)的質(zhì)量同樣依賴于擴(kuò)擴(kuò)散結(jié)的質(zhì)量同樣依賴于擴(kuò)散工藝散工藝參數(shù)，參數(shù)，如擴(kuò)散的最高溫度、處于最高溫度的時(shí)間、如擴(kuò)散的最高溫度、處于最高溫度的時(shí)間、升降溫的快慢（直接影響硅片上的溫度梯度升降溫的快

40、慢（直接影響硅片上的溫度梯度所導(dǎo)致的應(yīng)力和缺陷）。當(dāng)然，大量的研究所導(dǎo)致的應(yīng)力和缺陷）。當(dāng)然，大量的研究表明，對(duì)于具有表明，對(duì)于具有600mV左右開路電壓的絲網(wǎng)左右開路電壓的絲網(wǎng)印刷太陽電池，這種應(yīng)力不會(huì)造成負(fù)面影響，印刷太陽電池，這種應(yīng)力不會(huì)造成負(fù)面影響，實(shí)際上有利于多晶情況時(shí)的吸雜過程。實(shí)際上有利于多晶情況時(shí)的吸雜過程。42l發(fā)射結(jié)擴(kuò)散的質(zhì)量對(duì)太陽電池電學(xué)性能的影響發(fā)射結(jié)擴(kuò)散的質(zhì)量對(duì)太陽電池電學(xué)性能的影響反映在串聯(lián)電阻從而在填充因子上：（反映在串聯(lián)電阻從而在填充因子上：（1）光生）光生載流子在擴(kuò)散形成的載流子在擴(kuò)散形成的n型發(fā)射區(qū)是多數(shù)載流子，型發(fā)射區(qū)是多數(shù)載流子，在這些電子被金屬電極收集

41、之前需要經(jīng)過橫向傳在這些電子被金屬電極收集之前需要經(jīng)過橫向傳輸，傳輸過程中的損失依賴于輸，傳輸過程中的損失依賴于n型發(fā)射區(qū)的橫型發(fā)射區(qū)的橫向電阻；（向電阻；（2）正面絲網(wǎng)印刷金屬電極與）正面絲網(wǎng)印刷金屬電極與n型型發(fā)射區(qū)的電接觸，為了避免形成發(fā)射區(qū)的電接觸，為了避免形成Schottky勢(shì)壘或勢(shì)壘或其它接觸電阻效應(yīng)而得到良好的歐姆接觸，要求其它接觸電阻效應(yīng)而得到良好的歐姆接觸，要求n型發(fā)射區(qū)的摻雜濃度要高。型發(fā)射區(qū)的摻雜濃度要高。l擴(kuò)散結(jié)的深度同樣也很關(guān)鍵，因?yàn)闊Y(jié)后金屬擴(kuò)散結(jié)的深度同樣也很關(guān)鍵，因?yàn)闊Y(jié)后金屬電極要滿足一定的機(jī)械強(qiáng)度，如果結(jié)太淺，燒結(jié)電極要滿足一定的機(jī)械強(qiáng)度，如果結(jié)太淺，燒結(jié)后

42、金屬會(huì)接近甚至到達(dá)結(jié)的位置，會(huì)導(dǎo)致結(jié)的短后金屬會(huì)接近甚至到達(dá)結(jié)的位置，會(huì)導(dǎo)致結(jié)的短路。路。43l太陽光譜中，不同波長的光有不同的穿透太陽光譜中，不同波長的光有不同的穿透深度，也就是說不同波長的光在硅材料里的不深度，也就是說不同波長的光在硅材料里的不同深度被吸收。波長越短的光，越在靠近表面同深度被吸收。波長越短的光，越在靠近表面的區(qū)域被吸收。在的區(qū)域被吸收。在n型區(qū)空穴是少數(shù)載流子，型區(qū)空穴是少數(shù)載流子，在在p型區(qū)電子是少數(shù)載流子，每個(gè)光子在吸型區(qū)電子是少數(shù)載流子，每個(gè)光子在吸收處產(chǎn)生一對(duì)電子空穴對(duì)，由于收處產(chǎn)生一對(duì)電子空穴對(duì)，由于P-N結(jié)內(nèi)建結(jié)內(nèi)建電場(chǎng)的作用，電場(chǎng)的作用，n型區(qū)的空穴和型區(qū)的空

43、穴和p型區(qū)的電型區(qū)的電子分別擴(kuò)散到子分別擴(kuò)散到PN結(jié)附近然后被分離到另一側(cè)結(jié)附近然后被分離到另一側(cè)成為多數(shù)載流子。成為多數(shù)載流子。44l因光子被吸收后所產(chǎn)生的電子和空穴（光生載因光子被吸收后所產(chǎn)生的電子和空穴（光生載流子）需要擴(kuò)散一定的距離才能到達(dá)流子）需要擴(kuò)散一定的距離才能到達(dá)PN結(jié)附近，結(jié)附近，在這一擴(kuò)散過程中，有些載流子可能會(huì)因?yàn)閺?fù)合在這一擴(kuò)散過程中，有些載流子可能會(huì)因?yàn)閺?fù)合而消失從而導(dǎo)致短路電流的降低。通常，利用少而消失從而導(dǎo)致短路電流的降低。通常，利用少數(shù)載流子壽命來對(duì)此復(fù)合損失加以描述。由于硅數(shù)載流子壽命來對(duì)此復(fù)合損失加以描述。由于硅材料對(duì)短波長的光（紫外光和藍(lán)光）的吸收主要材料對(duì)

44、短波長的光（紫外光和藍(lán)光）的吸收主要發(fā)生在表面附加區(qū)域，因此，考慮擴(kuò)散結(jié)的要求發(fā)生在表面附加區(qū)域，因此，考慮擴(kuò)散結(jié)的要求時(shí)（擴(kuò)散濃度和結(jié)深），僅需要對(duì)短波長的光加時(shí)（擴(kuò)散濃度和結(jié)深），僅需要對(duì)短波長的光加以特別關(guān)注。以特別關(guān)注。45l要求一定的擴(kuò)散濃度以確保因載流子橫向傳輸要求一定的擴(kuò)散濃度以確保因載流子橫向傳輸所經(jīng)過的電阻造成的損失較小。由于濃摻雜會(huì)極所經(jīng)過的電阻造成的損失較小。由于濃摻雜會(huì)極大地降低少數(shù)載流子的壽命，而結(jié)太深又會(huì)增加大地降低少數(shù)載流子的壽命，而結(jié)太深又會(huì)增加少數(shù)載流子在擴(kuò)散到少數(shù)載流子在擴(kuò)散到PN結(jié)過程中的復(fù)合損失。結(jié)過程中的復(fù)合損失。當(dāng)橫向薄層電阻低于當(dāng)橫向薄層電阻低于1

45、00 /時(shí)，太陽電池表面時(shí)，太陽電池表面會(huì)不可避免地存在一個(gè)區(qū)域，在該區(qū)域中由于光會(huì)不可避免地存在一個(gè)區(qū)域，在該區(qū)域中由于光被吸收所產(chǎn)生的載流子會(huì)因?yàn)閴勖潭跀U(kuò)散被吸收所產(chǎn)生的載流子會(huì)因?yàn)閴勖潭跀U(kuò)散到到PN結(jié)之前就被復(fù)合，從而對(duì)電池效率沒有貢結(jié)之前就被復(fù)合，從而對(duì)電池效率沒有貢獻(xiàn)，該特殊區(qū)域被稱為獻(xiàn)，該特殊區(qū)域被稱為“死層死層”。46l而實(shí)際上，絲網(wǎng)印刷太陽電池的橫向薄層電阻而實(shí)際上，絲網(wǎng)印刷太陽電池的橫向薄層電阻通常需要在通常需要在40-50 /，“死層死層”效應(yīng)更嚴(yán)重。效應(yīng)更嚴(yán)重。不僅紫外光，即使太陽光譜中最高密度的綠光的不僅紫外光，即使太陽光譜中最高密度的綠光的貢獻(xiàn)也會(huì)受影響。

46、對(duì)于綠光，有大約貢獻(xiàn)也會(huì)受影響。對(duì)于綠光，有大約10%的強(qiáng)度的強(qiáng)度會(huì)在會(huì)在“死層死層”被吸收而失去貢獻(xiàn)。相比而言，波被吸收而失去貢獻(xiàn)。相比而言，波長較長的紅光和紅外光因主要在體內(nèi)被吸收，所長較長的紅光和紅外光因主要在體內(nèi)被吸收，所產(chǎn)生的光生載流子被收集的幾率幾乎不受擴(kuò)散結(jié)產(chǎn)生的光生載流子被收集的幾率幾乎不受擴(kuò)散結(jié)的影響。的影響。l需要指出的是，即使將薄層電阻升高到需要指出的是，即使將薄層電阻升高到100 /，由于濃擴(kuò)散導(dǎo)致的，由于濃擴(kuò)散導(dǎo)致的“死層死層”效應(yīng)減小，效應(yīng)減小，但表面的復(fù)合仍然很嚴(yán)重，需要進(jìn)行表面鈍化。但表面的復(fù)合仍然很嚴(yán)重，需要進(jìn)行表面鈍化。因此，要制備高效太陽電池，需要同時(shí)滿足

47、淡摻因此，要制備高效太陽電池，需要同時(shí)滿足淡摻雜和表面鈍化兩個(gè)條件。雜和表面鈍化兩個(gè)條件。47l太陽電池的開路電壓與器件內(nèi)部的復(fù)合息息相太陽電池的開路電壓與器件內(nèi)部的復(fù)合息息相關(guān)。復(fù)合越小，開路電壓越高。同樣，復(fù)合情況關(guān)。復(fù)合越小，開路電壓越高。同樣，復(fù)合情況也影響著飽和暗電流。由于也影響著飽和暗電流。由于“死層死層”里的復(fù)合速里的復(fù)合速率非常高，在表面和率非常高，在表面和“死層死層”里所產(chǎn)生的光生載里所產(chǎn)生的光生載流子對(duì)短路電流和復(fù)合電流均沒有貢獻(xiàn)，因而對(duì)流子對(duì)短路電流和復(fù)合電流均沒有貢獻(xiàn)，因而對(duì)飽和暗電流也沒有貢獻(xiàn)。飽和暗電流也沒有貢獻(xiàn)。l由于絲網(wǎng)印刷太陽電池的表面擴(kuò)散濃度較高，由于絲網(wǎng)印

48、刷太陽電池的表面擴(kuò)散濃度較高，“死層死層”效應(yīng)較嚴(yán)重，硅片本身的質(zhì)量和背表面效應(yīng)較嚴(yán)重，硅片本身的質(zhì)量和背表面復(fù)合對(duì)其開路電壓的影響更嚴(yán)重。復(fù)合對(duì)其開路電壓的影響更嚴(yán)重。48切割損傷層腐蝕和制絨要求及有關(guān)考慮切割損傷層腐蝕和制絨要求及有關(guān)考慮1 切割損傷層腐蝕l線切割損傷可達(dá)線切割損傷可達(dá)10 20ml濃濃NaOH(通常為通常為30% W/V)在約在約80C時(shí)對(duì)硅片的時(shí)對(duì)硅片的腐蝕速度大約為腐蝕速度大約為2m/min。l每次腐蝕后需適量補(bǔ)充。每次腐蝕后需適量補(bǔ)充。l需為需為NaOH 煙霧和反應(yīng)所產(chǎn)生的氫氣提供較好的煙霧和反應(yīng)所產(chǎn)生的氫氣提供較好的排風(fēng)。排風(fēng)。l對(duì)于對(duì)于NaOH濃度高于濃度高于2

49、0%W/V的情況，腐蝕速度的情況，腐蝕速度主要取決于溶液的溫度，而與實(shí)際濃度關(guān)系很小。主要取決于溶液的溫度，而與實(shí)際濃度關(guān)系很小。49l所積累的硅酸鈉是影響腐蝕速度的另一個(gè)因素，所積累的硅酸鈉是影響腐蝕速度的另一個(gè)因素，隨著硅酸鈉濃度的增加，溶液的粘性會(huì)增加，因而隨著硅酸鈉濃度的增加，溶液的粘性會(huì)增加，因而會(huì)妨礙反應(yīng)所產(chǎn)生的氫的釋放。這會(huì)反過來降低硅會(huì)妨礙反應(yīng)所產(chǎn)生的氫的釋放。這會(huì)反過來降低硅片表面片表面NaOH的腐蝕效率，即降低腐蝕速度。最終，的腐蝕效率，即降低腐蝕速度。最終， 硅酸鈉的濃度會(huì)增加到足夠高，使所產(chǎn)生的氫都限硅酸鈉的濃度會(huì)增加到足夠高，使所產(chǎn)生的氫都限定在硅片的表面，定在硅片的

50、表面， 以致硅片盒漂浮起來。以致硅片盒漂浮起來。l所產(chǎn)生的硅酸鈉要保留一定的時(shí)間所產(chǎn)生的硅酸鈉要保留一定的時(shí)間(數(shù)周甚至數(shù)數(shù)周甚至數(shù)月月)，因?yàn)樵谌芤褐斜Ａ暨m量的硅酸鈉可以抑制，因?yàn)樵谌芤褐斜Ａ暨m量的硅酸鈉可以抑制NaOH對(duì)硅片表面的拋光作用。對(duì)硅片表面的拋光作用。l有些制造商刻意利用有很高硅酸鈉含量的有些制造商刻意利用有很高硅酸鈉含量的NaOH腐蝕液，將腐蝕速度降低到約腐蝕液，將腐蝕速度降低到約1m/min以避免形成以避免形成很平的拋光表面。在這種情況下，硅片表面表現(xiàn)得很平的拋光表面。在這種情況下，硅片表面表現(xiàn)得很粗糙。有制造商認(rèn)為，這種表面對(duì)于后續(xù)的金字很粗糙。有制造商認(rèn)為，這種表面對(duì)于后

51、續(xù)的金字塔成核生長更有利。塔成核生長更有利。50l腐蝕過度會(huì)使得硅片太薄從而降低生產(chǎn)成品率。腐蝕過度會(huì)使得硅片太薄從而降低生產(chǎn)成品率。但腐蝕不足會(huì)導(dǎo)致三個(gè)可能的問題但腐蝕不足會(huì)導(dǎo)致三個(gè)可能的問題:殘余缺陷，殘殘余缺陷，殘余缺陷在后續(xù)高溫過程中往材料深處進(jìn)一步擴(kuò)展，余缺陷在后續(xù)高溫過程中往材料深處進(jìn)一步擴(kuò)展，切割過程中導(dǎo)致的雜質(zhì)未能完全去除。切割過程中導(dǎo)致的雜質(zhì)未能完全去除。l硅酸鈉的熱導(dǎo)性能很差。通常，當(dāng)硅酸鈉超過硅酸鈉的熱導(dǎo)性能很差。通常，當(dāng)硅酸鈉超過一定量時(shí)，腐蝕過程中放出的熱量會(huì)超過從溶液一定量時(shí)，腐蝕過程中放出的熱量會(huì)超過從溶液表面和容器側(cè)面所散發(fā)的熱量，使得整個(gè)溶液的表面和容器側(cè)面所

52、散發(fā)的熱量，使得整個(gè)溶液的溫度持續(xù)升高。在這種情況下，需要去除一部分溫度持續(xù)升高。在這種情況下，需要去除一部分硅酸鈉。一般是去除一半左右以保持足夠的硅酸硅酸鈉。一般是去除一半左右以保持足夠的硅酸鈉含量從而得到所需的硅片表面拋光。鈉含量從而得到所需的硅片表面拋光。51l一旦硅酸鈉的濃度超過一定的量，溶液需保持一旦硅酸鈉的濃度超過一定的量，溶液需保持在室溫以上，以防固化而造成的不便。在室溫以上，以防固化而造成的不便。 硅酸鈉的硅酸鈉的熱導(dǎo)很差，融化過程非常慢。用電加熱熔化時(shí)要熱導(dǎo)很差，融化過程非常慢。用電加熱熔化時(shí)要特別小心以免過多的熱量積累會(huì)使電加熱元件燒特別小心以免過多的熱量積累會(huì)使電加熱元件

53、燒壞。要將加熱功率控制得很小。通常設(shè)置在壞。要將加熱功率控制得很小。通常設(shè)置在1-2天天的熔化過程。的熔化過程。l高濃度的高濃度的NaOH溶液的比重比水要大得多。為溶液的比重比水要大得多。為了防止?jié)舛忍荻仍斐傻臏囟群透g不均勻性，當(dāng)了防止?jié)舛忍荻仍斐傻臏囟群透g不均勻性，當(dāng)從高濃度的從高濃度的NaOH溶液配置溶液配置30%W/V溶液時(shí)，要溶液時(shí)，要充分?jǐn)噭?dòng)以確?；旌暇鶆?。充分?jǐn)噭?dòng)以確?；旌暇鶆?。l腐蝕完成以后，硅片要盡快地轉(zhuǎn)移到?jīng)_洗槽或腐蝕完成以后，硅片要盡快地轉(zhuǎn)移到?jīng)_洗槽或絨面腐蝕槽。如果超過絨面腐蝕槽。如果超過15秒，硅酸鈉就會(huì)固化在秒，硅酸鈉就會(huì)固化在硅片表面而影響后面的絨面腐蝕等。硅片

54、表面而影響后面的絨面腐蝕等。52l絨面腐蝕是利用各向異性腐蝕，即硅片的不同晶絨面腐蝕是利用各向異性腐蝕，即硅片的不同晶面具有不同的腐蝕速度。對(duì)于硅材料來說，高原子面具有不同的腐蝕速度。對(duì)于硅材料來說，高原子排列密度的排列密度的面要比其它晶面腐蝕的慢。因此，面要比其它晶面腐蝕的慢。因此，對(duì)于晶向?yàn)閷?duì)于晶向?yàn)?100)的硅片，腐蝕以后，暴露出的四個(gè)的硅片，腐蝕以后，暴露出的四個(gè)面就會(huì)形成一個(gè)正金字塔。在硅片的整個(gè)表面就會(huì)形成一個(gè)正金字塔。在硅片的整個(gè)表面形成這種正金字塔結(jié)構(gòu)就稱為絨面化。面形成這種正金字塔結(jié)構(gòu)就稱為絨面化。l形成高質(zhì)量絨面結(jié)構(gòu)要克服的難點(diǎn)在于，稀釋的形成高質(zhì)量絨面結(jié)構(gòu)要克服的難點(diǎn)在

55、于，稀釋的NaOH溶液傾向于腐蝕金字塔的頂部。這將會(huì)漸漸溶液傾向于腐蝕金字塔的頂部。這將會(huì)漸漸地摧毀現(xiàn)存的金字塔。最終絨面結(jié)構(gòu)的質(zhì)量將取決地摧毀現(xiàn)存的金字塔。最終絨面結(jié)構(gòu)的質(zhì)量將取決于新的金字塔成核速率與現(xiàn)存金字塔的受破壞快慢于新的金字塔成核速率與現(xiàn)存金字塔的受破壞快慢的競(jìng)爭(zhēng)。的競(jìng)爭(zhēng)。53l高質(zhì)量的絨面結(jié)構(gòu)是指：金字塔均勻分布，大高質(zhì)量的絨面結(jié)構(gòu)是指：金字塔均勻分布，大小為小為38m，硅片表面，硅片表面100%被覆蓋，金字塔底被覆蓋，金字塔底部是方形的。部是方形的。l抑制現(xiàn)存的金字塔受破壞的最通常的方式是在抑制現(xiàn)存的金字塔受破壞的最通常的方式是在稀釋的稀釋的NaOH溶液中添加異丙醇。普遍認(rèn)為，

56、從溶液中添加異丙醇。普遍認(rèn)為，從異丙醇中產(chǎn)生沉淀在絨面腐蝕液中的碳會(huì)附著在異丙醇中產(chǎn)生沉淀在絨面腐蝕液中的碳會(huì)附著在硅片的表面從而防止那一點(diǎn)的腐蝕。這樣，金字硅片的表面從而防止那一點(diǎn)的腐蝕。這樣，金字塔的成核生長就是以碳附著點(diǎn)為金字塔頂而進(jìn)行塔的成核生長就是以碳附著點(diǎn)為金字塔頂而進(jìn)行的。如果高密度的碳沉淀能夠在硅片表面保留約的。如果高密度的碳沉淀能夠在硅片表面保留約1520分鐘，就可以得到高質(zhì)量的絨面結(jié)構(gòu)。分鐘，就可以得到高質(zhì)量的絨面結(jié)構(gòu)。54l最常規(guī)的制絨過程是，將最常規(guī)的制絨過程是，將2%W/V的的NaOH溶溶液加熱到液加熱到90 C左右，在左右，在30秒鐘內(nèi)將秒鐘內(nèi)將5%（體積比）（體積比）的異丙醇緩緩加入，然后將硅片浸入，的異丙醇緩緩加入，然后將硅片浸入，1520分分鐘即可。鐘即可。l因絨面腐蝕槽的溫度比異丙醇的沸點(diǎn)高，添加因絨面腐蝕槽的溫度比異丙醇的沸點(diǎn)高，添加異丙醇時(shí)要緩慢。同時(shí)，異丙醇的比重比異丙醇時(shí)要緩慢。同時(shí)，異丙醇的比重比NaOH溶液小，這會(huì)導(dǎo)致靠近絨面腐蝕液表面附近區(qū)域溶液小，這會(huì)導(dǎo)致靠近絨面腐蝕液表面附近區(qū)域的異丙醇濃度較高。所以，絨面腐蝕液表面的高的異丙醇