高方阻與燒結匹配實驗情況

引言：太陽能電池片的淺結結構是實現(xiàn)高效太陽能電池的有效途徑之一；通常所說的淺結是指太陽能電池pn結結深小于0.3um；利用淺結可以顯著的降低太陽能電池片表面的少數(shù)載流子復合速度，提高短波段的光譜響應。在既定方阻的阻值和SI3N4膜厚情況下，怎樣降低電池片的串聯(lián)電阻，提高電池片的轉換因子,提高開路電壓和短路電流，是優(yōu)化燒結爐各項參數(shù)的主要動力，通過L9實驗我們找出其中一組，在進一步進行優(yōu)化，從而確保電池片的各項參數(shù)最優(yōu)化，進而達到提高效率的可能性。1高方阻與燒結匹配實驗情況共32頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!2目錄JustUsedinTrina1.影響電池片的相關參數(shù)；2.擴散及其相關；3.燒結及其相關；4.高阻與燒結匹配；高方阻與燒結匹配實驗情況共32頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!1.影響電池片的相關參數(shù)1）開路電壓（Uoc）；2）短路電流（Isc）；3）填充因子（FF）；4）串聯(lián)電阻（Rs）；5）并聯(lián)電阻（Rsh）；JustUsedinTrina3高方阻與燒結匹配實驗情況共32頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!1.2影響Isc的因素影響Isc的因素主要有：電池面積：電池面積越大，Isc越大。光強：光強越強，Isc越大。光譜的響應：能吸收的光譜范圍越廣，激發(fā)的光生載流子越多，Isc越大。廣的吸收特性：廣吸收的越大，激發(fā)的光生載流子越多，Isc越大。所以制絨的好壞和PECVD鍍膜的好壞對電流的影響較大。載流子的收集特性：載流子的收集特性與p－n結的質量、材料體質量、表面鈍化好壞有關。所以，擴散的好壞會影響電流，材料擴散長度的大小、PECVD鍍膜質量好壞和燒結質量的好壞都會影響Isc的大小。高方阻與燒結匹配實驗情況共32頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!1.4影響Rs的因素Rs主要有以下幾個組成部分：P型基體電阻：主要與基體的摻雜濃度和基體厚度有關。N型重摻層電阻：主要與擴散濃度有關，在太陽電池摻雜濃度范圍內，擴散濃度越大，n型層電阻越小。電極和硅片的接觸電阻：接觸電阻受n型層和p型層摻雜濃度影響較大，摻雜濃度越高，接觸電阻越小。N型層的摻雜濃度受擴散影響，p型層的摻雜濃度除與基體摻雜濃度有關外，還與銀鋁漿的特性有關。另外，接觸電阻受燒結的影響較大，燒結不好，前電極沒能燒穿SiNx層，或者Ag－Si合金形成的不好都會影響接觸電阻的大小。電極的金屬電阻：這與Ag漿、Al漿和AgAl漿的本來特性，以及燒結的質量有關。高方阻與燒結匹配實驗情況共32頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!2.擴散及其相關2.1擴散的概念；2.2擴散機構；2.3影響硅太陽電池擴散的因素；2.4結深的影響；2.5結深的對比2.6高阻JustUsedinTrina6高方阻與燒結匹配實驗情況共32頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!2.2擴散機構替位式擴散機構這種雜質原子或離子大小與Si原子大小差別不大，它沿著硅晶體內晶格空位跳躍前進擴散，雜質原子擴散時占據(jù)晶格格點的正常位置，不改變原來硅材料的晶體結構。硼、磷、砷等是此種方式。填隙式擴散機構這種雜質原子大小與Si原子大小差別較大，雜質原子進入硅晶體后，不占據(jù)晶格格點的正常位置，而是從一個硅原子間隙到另一個硅原子間隙逐次跳躍前進。鎳、鐵等重金屬元素等是此種方式。7高方阻與燒結匹配實驗情況共32頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!2.4結深的影響JustUsedinTrina81)淺結死層小，電池短波響應好；而淺結引起串聯(lián)電阻增加，填充因子下降；增加了工藝難度;2)結深太深，死層比較明顯，如果擴散濃度太大，則引起重摻雜效應，使電池開路電壓和短路電流均下降;3)在一定范圍內，Eg隨結深增大，超出范圍后，趨勢相反4)結深影響載流子收集效率高方阻與燒結匹配實驗情況共32頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!2.6高阻高方阻能夠產生較大的短路電流主要是兩點：1)高方阻意味著淺結，可以提高電池的短波響應，進而提高短路電流；2)和普通方阻相比，高阻的表面摻雜濃度要低一些，表面復合導致的暗電流也會減小，因此短路電流也會提高。9提高短波內量子效應高方阻與燒結匹配實驗情況共32頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!Co-Firing

Process10高方阻與燒結匹配實驗情況共32頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!113.RoleofGlassFrit（玻璃粉）AssistinDensificationofSilverPromotesadhesionContactFormationDuringheating:1.GlassdrainstowardSiwaferabovemeltingtemperature.2.EtchesSiNx(Antireflectivecoating)layer3.Wetsthesubstrate4.DissolvesAgmetalDuringcooling:1.PrecipitatesAgwherethepastecontactstheemitterresultinginlowresistancecontactwithSi2.Actsasadiffusionbarriertostop(shunting)diffusionofsilveracrossinterface高方阻與燒結匹配實驗情況共32頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!Whathappensduringdryingandfiring?FrontAg12高方阻與燒結匹配實驗情況共32頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!Goodandpoorcontact13高方阻與燒結匹配實驗情況共32頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!4.高阻與燒結匹配1.高方阻工藝DOE－因子選擇;2.高方阻工藝DOE－L9實驗;3.絲網燒結DOE實驗-因子選擇;4.絲網燒結DOE實驗-L9試驗;14高方阻與燒結匹配實驗情況共32頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!組試驗：對以上可控因子進行田口設計，生成L9試驗方案,找出最佳方案---E3：第二組試驗：根據(jù)組試驗結果，進行第二組試驗確定時間，試驗方案為全因子設計，找出最佳方案---E6注：時間為淀積時間+推進時間，試驗組別主反應溫度(℃)POCL3流量(sccm)時間(m)E183075014+12E283095018+16E3830110022+20E485075018+16E585095022+20E6850110014+12E787075022+20E887095014+12E9870110018+16試驗組別淀積時間(m)推進時間(m)POCL3流量(sccm)主反應溫度(℃)E116141000830E216161000830E316181000830E418141000830E518161000830E618181000830E720141000830E820161000830E920181000830

高方阻工藝DOE－L9實驗高方阻與燒結匹配實驗情況共32頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!絲網燒結DOE實驗-L9試驗16選取主燒結溫度T4/T5/T6進行田口設計,生成L9試驗方案,得到最佳溫度組合Recipe5根據(jù)組試驗結果,重新設計第二組試驗方案,得到最佳溫度組合Recipe5據(jù)第2組實驗結果,進行T4/T5/T6的部分因子優(yōu)化,得到各機臺的最佳燒結溫度組試驗：

第二組試驗：高方阻與燒結匹配實驗情況共32頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!電池轉換效率大幅提升升0.55％升1.78％升1.02％降1.00％降0.23％升26.7％升8.23％降18.2％升3.69%工序標準化貢獻~0.15％高阻貢獻~0.17％88nm膜厚貢獻~0.18％電性能提升：轉換效率從開線時16.30％提高至目前16.80％;高方阻與燒結匹配實驗情況共32頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!1.1影響Voc的因素Io為飽和電流，

Io∝1/NsLn。Ns：摻雜濃度。Ln：擴散長度。影響Voc的主要因素為飽和電流Io和溫度T，而飽和電流與摻雜濃度和擴散長度都有關系。摻雜濃度是由擴散工序決定，摻雜濃度越高Voc越大。擴散長度與硅材料體質量、表面鈍化、以及摻雜濃度有關，也就是說Voc還受到材料質量、PECVD鍍膜質量、以及燒結質量影響。溫度越高Voc越小。高方阻與燒結匹配實驗情況共32頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!1.3影響FF的因素影響FF的主要因素是Rs和Rsh，Rs越小FF越大，Rsh越大，F(xiàn)F越大。串聯(lián)電阻對FF的影響并聯(lián)電阻對FF的影響高方阻與燒結匹配實驗情況共32頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!1.5影響Rsh的因素影響Rsh的因素主要有：電池邊緣漏電：這主要是刻蝕不夠，或者是過刻導致。p－n結漏電：擴散前，硅片如果表面有沾污，沾污的地方可能沒擴散到，這中情況就能導致漏電。燒結溫度過高，導致p－n結燒穿也會導致漏電。復合影響：包括表面復合和體復合。高方阻與燒結匹配實驗情況共32頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!212.1擴散的概念完全混合部分混合時間加入染料水擴散(diffusion):由構成物質的微粒(離子、原子、分子)的熱運動而產生的物質遷移現(xiàn)象稱為擴散。擴散的宏觀表現(xiàn)是物質的定向輸送。高方阻與燒結匹配實驗情況共32頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!2.3影響硅太陽電池擴散的因素22片源（成分、結構等）溫度時間氣體流量（濃度梯度）潔凈度其他

反應溫度↑反應時間↑氣體流量↑淀積溫度↑摻雜濃度

↑↑↑↑結深

↑↑↑↑高方阻與燒結匹配實驗情況共32頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!2.5結深的對比23常規(guī)方阻結深高阻結深結深12345678910平均值(nm)常規(guī)方阻360371370359448457353358393371384高阻307257361409363309335332324393339SiAbsorberSi3N4epoxyresinadhesiveSiAbsorberSi3N4epoxyresinadhesive高方阻與燒結匹配實驗情況共32頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!3.燒結及其相關24Contact

Formation高方阻與燒結匹配實驗情況共32頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!相關成分的作用251.RoleofSilverintheFrond&BackSilverpasteGoodprintingtoprovidehighaspectratio->Reducelinespreading->IncreaseIscGooddensificationduringfiring->ReducesilverbulkresistanceGoodcontactformationbydissolvingintoglassduringheatingandprecipitatingduring

cooling->Reducecontactresistance2.RoleofbacksurfacefieldAlpasteFormsP+layeratthebacksurfaceReducebacksurfacerebinationImprovecollectionprobability->ImprovesVoc->ImproveEffandFF

高方阻與燒結匹配實驗情況共32頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁!264.RoleofOrganics(Solvent&Polymers)inthepaste（有機物）DuringPrinting-Viscosity（黏稠）-Goodprintabilityprovidingahighaspectratio（提供好的印刷圖形）DuringDrying-Solventshouldbeevaporate（溶劑被蒸發(fā)）DuringBinderburnoutandfiring-Allthebinders（黏和物）mustburnoutcleanly,noresidueduringfiring.高方阻與燒結匹配實驗情況共32頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁!BSF27高方阻與燒結匹配實驗情況共32頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁!為什么要快速升溫和降溫28高方阻與燒結匹配實驗情況共32頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁!因子選擇與控制：

可控因子選擇氣流：N2,POCL3,O2中選擇POCL3作為keyfactor，以控制磷的摻雜總量和均勻性；溫度：溫度影響磷的摻雜總量，濃度分布，作為keyfactor；時間：淀積時間，推進時間影響磷的摻雜總量，濃度分布，作為keyfactor；壓強：由于壓強的波動相對于其絕對值非常小，對制程影響將較??；

噪聲因子控制片源：通過等份混片，保證片源一致；時效：技術員全程跟蹤，盡量減少硅片的滯留時間；機臺：保證路徑一樣；高方阻工藝DOE－因子選擇高方阻與燒結匹配實驗情況共32頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁!絲網燒結DOE實驗-因子選擇30因子選擇與控制：

可控因子選擇：溫度：烘干溫度(DryerT1/T2/T3/T4)；燒結溫度(FiringT1/T2/T3/T4/T5/T6),各溫區(qū)對燒結起到特定的作用,燒結區(qū)T4/T5/T6為影響燒結效果的主要因子,氣流：溫場控制氣流,排風,冷卻氣流(確保溫場無波動,調節(jié)后反應滯后-小于2℃,設定)冷卻水:確保冷卻效果,設定時間：燒結爐經過時間(決定產量,設定速度230inch/min)噪聲因子控制：片源：通過等份混片，保證片源一致；時效：技術員全程跟蹤，盡量減少硅片的滯留時間；機臺：保證路徑一樣；環(huán)境:環(huán)境溫度,冷卻水溫度,外圍排風高方阻與燒結匹配實驗情況共32頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁!案例：3電池絲網6線燒結優(yōu)化31lotUmppImppUocIscRsRshFFNCellCOUNTRSHEFFVMPFRN4FRN5FRN610.51427.9990.62168.5170.0035886.7077.67916.90%551

69083587020.50958.0160.62228.5360.0043389.6976.8