效率計(jì)算公式

其物理含義如下：IL：光生電流；Id：飽和暗電流；Rsh：并聯(lián)電阻〔電池邊緣漏電和結(jié)區(qū)漏電會(huì)降低并聯(lián)電阻值〕；Rs：串聯(lián)電阻〔金屬漿料電阻、燒結(jié)后的接觸電阻、半導(dǎo)體材料電阻和橫向電阻〕；PN結(jié)：?jiǎn)味O管〔理想因子n=l〕或雙二極管〔另一個(gè)并聯(lián)的二極管n=2〕。由此，我們可以得出電流的輸出為：或注：在表達(dá)式q/(nkT)中理想因子為n,可取1或者2°n=l反映體內(nèi)或外表通過(guò)陷阱能級(jí)的復(fù)合；n=2描述載流子在電荷耗盡區(qū)〔也就是結(jié)區(qū)〕復(fù)合。3太陽(yáng)電池的電特性測(cè)量：測(cè)出的太陽(yáng)電池的電特性為一曲線，相當(dāng)于外接一個(gè)0~?變化的電阻時(shí)太陽(yáng)電池的電流電壓輸出曲線。具體如以下圖所示：同時(shí)可根據(jù)該曲線計(jì)算出開路電壓Voc、短路電流Isc、最正確工作點(diǎn)電壓Vmp、最正確工作點(diǎn)電流Imp、最大功率點(diǎn)Pmax、填充因子FF和光電轉(zhuǎn)換效率Eff及串聯(lián)電阻Rs、并聯(lián)電阻Rsh。其中，Rs和Rsh米用近似計(jì)算。計(jì)算Rsh時(shí)，忽略ID,并取Rs<<Rsh,則Rsh為在Isc處的斜率的負(fù)倒數(shù)，即Rsh=-1/(dI/dV)，也可由電池的暗IV特性得出；計(jì)算Rs時(shí)，認(rèn)為Rsh很高，且理想因子介于1和2之間，則在Voc處，I=0，有取Voc處的斜率可以得出Rs。可用Rs=(V2-Voc)/Isc,V2為Isc對(duì)橫軸的對(duì)稱點(diǎn)的水平延長(zhǎng)線與IV曲線延長(zhǎng)線的交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電壓值。較準(zhǔn)確的計(jì)算為Rs=(V2-Voc)/Imp,V2為Imp對(duì)橫軸的對(duì)稱點(diǎn)的水平延長(zhǎng)線與IV曲線延長(zhǎng)線的交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電壓值。另外，參考國(guó)標(biāo)《晶體硅光伏器件的I-V實(shí)測(cè)特性的溫度和輻照度修正方法》GB/T6495.4-1996idtIEC891:1987,測(cè)量IV曲線時(shí)，要修正到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)參數(shù)〔〕下的值，修正公式為：I1，V1為實(shí)測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)，I2,V2為修正特性對(duì)應(yīng)點(diǎn)的坐標(biāo)，Isc：試樣的實(shí)測(cè)短路電流〔等同于I1〕；IMR：標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)電池實(shí)測(cè)短路電池，在測(cè)量IMR時(shí)，如有必要應(yīng)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)電池的溫度作修正；ISR：標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)電池在標(biāo)準(zhǔn)的或其他想要的輻照度下的短路電流；T1：試樣的實(shí)測(cè)溫度；T2：標(biāo)準(zhǔn)溫度，或其他想要的溫度;a和B：試樣在標(biāo)準(zhǔn)的或其他想要的輻照度下，以及在關(guān)心的溫度范圍內(nèi)的電流和電壓溫度系數(shù)〔B為負(fù)數(shù)〕；RS：試樣的內(nèi)部串聯(lián)電阻；K曲線修正系數(shù)。在我們的分類測(cè)量軟件中，由于測(cè)量軟件編寫的公式略有不同使得T1為標(biāo)準(zhǔn)溫度或其他想要的溫度，導(dǎo)致B為正數(shù)。這樣ISR、T1分別為：100mW/cm2,21°C〔一線測(cè)試儀〕或25C〔二線測(cè)試儀，這是由于太陽(yáng)模擬器的高度不同而確定的〕。其他參數(shù)為：a和B、K、RS分別為：0.0001A/C，0.0024V/C，0.0000125Ohm/C，0.02Ohm。對(duì)照上述標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于溫度系數(shù)、內(nèi)部串聯(lián)電阻和曲線修正系數(shù)的測(cè)定，參考我們公司送檢的各種組件的測(cè)量結(jié)果〔按IEC61215標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量〕：ForSTP-080modules(8pieces),aIsc=0.0022A/C，aImax=0.0002A/C，BVoc二-0.0793V/C,BVmax二-0.0886V/C，Coef.Pmax=-0.3938W/C。因此，單個(gè)電池的ac介于0.0022-0.0002A/C之間，Be介于-0.0022~-0.00246V/C。對(duì)于組件的aIse可能存在較大的問(wèn)題，Be與理論值(-0.0023V/C〕較為接近。對(duì)于K和RS應(yīng)專門測(cè)量后確定。擴(kuò)散工藝培訓(xùn)1、什么是擴(kuò)散？擴(kuò)散的作用是什么？擴(kuò)散是一種由熱運(yùn)動(dòng)所引起的雜質(zhì)原子和基體原子的輸運(yùn)過(guò)程。由于熱運(yùn)動(dòng)，把原子從一個(gè)位置輸運(yùn)到另一個(gè)位置，使基體原子與雜質(zhì)原子不斷地相互混合，從而改變基片外表層的導(dǎo)電類型。擴(kuò)散是常規(guī)硅太陽(yáng)電池工藝中，形成PN結(jié)的主要方法。2、硅太陽(yáng)電池主要的擴(kuò)散雜質(zhì)源：硅太陽(yáng)電池所用的主要的擴(kuò)散雜質(zhì)源有氣態(tài)源、液態(tài)源、固態(tài)源等。氣態(tài)源-磷化氫PH3磷化氫是無(wú)色、易燃、有劇毒的氣體?？紤]到安全問(wèn)題沒有在硅太陽(yáng)電池的擴(kuò)散中被使用。固態(tài)源-五氧化二磷P2O5P205為固體，有很強(qiáng)的吸水性，作為雜質(zhì)源操作在使用和保存時(shí)保持一定的狀態(tài)是不可能的，用來(lái)擴(kuò)散重復(fù)性差。液態(tài)源-三氯氧磷P0CL3P0Cl3是目前磷擴(kuò)散用得較多的一種雜質(zhì)源，它是無(wú)色透明液體，具有刺激性氣味。如果純度不高則呈紅黃色。其比重為1.67,熔點(diǎn)2°C,沸點(diǎn)107°C，在潮濕空氣中發(fā)煙。P0C13很容易發(fā)生水解，POC13極易揮發(fā)，高溫下蒸汽壓很高。為了保持蒸汽壓的穩(wěn)定，通常是把源瓶放在20C的恒溫箱中。POCL3有巨毒，換源時(shí)應(yīng)在抽風(fēng)廚內(nèi)進(jìn)行，且不要在尚未倒掉舊源時(shí)就用水沖，這樣易引起源瓶炸裂。POC13在高溫下〔〉600C〕分解生成五氯化磷〔PC15〕和五氧化二磷〔P205〕，其反應(yīng)式如下：5POCl3=3PCl5+P2O5生成的P2O5在擴(kuò)散溫度下與硅反應(yīng)，生成二氧化硅〔Si02〕和磷原子，其反應(yīng)式如下：2P2O5+5Si=5SiO2+4P由上面反應(yīng)式可以看出，POC13熱分解時(shí)，如果沒有外來(lái)的氧〔02〕參與其分解是不充分的，生成的PC15是不易分解的，并且對(duì)硅有腐蝕作用，破壞硅片的外表狀態(tài)。但在有外來(lái)02存在的情況下，PC15會(huì)進(jìn)一步分解成P205并放出氯氣〔C12〕其反應(yīng)式如下：4PCl5+502=2P205+10Cl2生成的P205又進(jìn)一步與硅作用，生成Si02和磷原子，由此可見，在磷擴(kuò)散時(shí)，為了促使P0C13充分的分解和防止PC15對(duì)硅片外表的腐蝕作用，必須在通氮?dú)獾耐瑫r(shí)通入一定流量的氧氣，在有氧氣的存在時(shí)，P0C13熱分解的反應(yīng)式為：4P0Cl3+302=2P205+6Cl2P0C13分解產(chǎn)生的P205淀積在硅片外表，P205與硅反應(yīng)生成Si02和磷原子，并在硅片外表形成一層磷-硅玻璃，然后磷原子再向硅中進(jìn)行擴(kuò)散，反應(yīng)式如前所示：2P205+5Si=5Si02+4PP0C13液態(tài)源擴(kuò)散方法具有生產(chǎn)效率較高，得到PN結(jié)均勻、平整和擴(kuò)散層外表良好等優(yōu)點(diǎn)，這對(duì)于制作具有大的結(jié)面積的太陽(yáng)電池是非常重要的。磷擴(kuò)散裝置如附圖2-1所示，源瓶要嚴(yán)加密封，切勿讓濕氣進(jìn)入源瓶，因?yàn)镻0C13易吸水汽而變質(zhì)，使擴(kuò)散外表濃度上不去，其反應(yīng)式如下：2P0Cl3+3H20=P205+6HCl所以如果發(fā)現(xiàn)P0C13出現(xiàn)淡黃色時(shí)就不能再用了。圖2-1三氯氧磷擴(kuò)散裝置示意圖磷擴(kuò)散的系統(tǒng)應(yīng)保持清潔干燥，如果石英管內(nèi)有水汽存在，就會(huì)使管內(nèi)P205水解生成偏磷酸〔HPO3〕，使擴(kuò)散管爐口內(nèi)出現(xiàn)白色沉積物和粘滯液體，粘滯液體的會(huì)在工藝運(yùn)行進(jìn)舟和出舟時(shí)滴落在硅片上，造成返工片，粘滯液體的吸附性還比較強(qiáng)，會(huì)吸附雜質(zhì)，而對(duì)擴(kuò)散管內(nèi)的潔凈度產(chǎn)生影響，因此，長(zhǎng)時(shí)間擴(kuò)散后對(duì)擴(kuò)散管定期進(jìn)行HF浸泡清洗。3、什么是PN結(jié)PN結(jié)是太陽(yáng)能電池的心臟。需要強(qiáng)調(diào)指出，PN結(jié)是不能簡(jiǎn)單地用兩塊不同類型〔p型和n型〕的半導(dǎo)體接觸在一起就能形成的。要制造一個(gè)PN結(jié)，必須使一塊完整的半導(dǎo)體晶體的一部分是P型區(qū)域，另一部分是N型區(qū)域。也就是在晶體內(nèi)部實(shí)現(xiàn)P型和N型半導(dǎo)體的接觸。制造PN結(jié)，實(shí)質(zhì)上就是想方法使受主雜質(zhì)在半導(dǎo)體晶體內(nèi)的一個(gè)區(qū)域中占優(yōu)勢(shì)〔P型〕，而使施主雜質(zhì)在半導(dǎo)體內(nèi)的另外一個(gè)區(qū)域中占優(yōu)勢(shì)〔N型〕，這樣就在一塊完整的半導(dǎo)體晶體中實(shí)現(xiàn)了P型和N型半導(dǎo)體的接觸。我們制作太陽(yáng)電池的硅片是P型的，也就是說(shuō)在制造硅片時(shí)，已經(jīng)摻進(jìn)了一定量的硼元素,使之成為P型硅片。如果我們把這種硅片放在一個(gè)石英容器內(nèi)，同時(shí)將含磷的氣體通入這個(gè)石英容器內(nèi)，并將此石英容器加熱到一定的溫度，這時(shí)施主雜質(zhì)磷可從化合物中分解出來(lái)，在容器內(nèi)充滿著含磷的蒸汽，在硅片周圍包圍著許許多多的磷的分子。我們用肉眼觀察硅片時(shí)，認(rèn)為硅片是密實(shí)的物體，實(shí)際上硅片也是像海綿一樣充滿著許多空隙，硅原子并不是排列得非常嚴(yán)實(shí)，它們的之間存在著很大的縫隙。因此磷原子能從四周進(jìn)入硅片的外表層，并且通過(guò)硅原子之間的空隙向硅片內(nèi)部滲透擴(kuò)散。當(dāng)硅晶體中摻入磷后，磷原子就以替代的方式占據(jù)著硅的位置。理想晶體中原子的排列是很整齊的，然而在一定的溫度下，構(gòu)成晶體的這些原子都圍繞著自己的平衡位置不停地振動(dòng)，其中總有一些原子振動(dòng)的比較厲害，可以具有足夠高的能量，克服周圍原子對(duì)它的作用，離開原來(lái)的位置跑到其它地方去，這樣就在原來(lái)的位置上留下一個(gè)空位。替位或擴(kuò)散是指雜質(zhì)原子進(jìn)入晶體后，沿著晶格室位跳躍前進(jìn)的一種擴(kuò)散。這種擴(kuò)散機(jī)構(gòu)的特征是雜質(zhì)原子占據(jù)晶體內(nèi)晶格格點(diǎn)的正常位置，不改變?cè)牧系木w結(jié)構(gòu)。在靠近硅晶片外表的薄層內(nèi)擴(kuò)散進(jìn)去的磷原子最多，距外表愈遠(yuǎn)，磷原子愈少。也就是說(shuō)，雜質(zhì)濃度〔磷濃度〕隨著距硅外表距離的增加而減少。從以上分析中我們可以看到，濃度差異的存在是產(chǎn)生擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的必要條件，環(huán)境溫度的高低則是決定擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)快慢的重要因素。環(huán)境溫度愈高，分子的運(yùn)動(dòng)越激烈，擴(kuò)散過(guò)程進(jìn)行得就越快。當(dāng)然，擴(kuò)散時(shí)間也是擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的重要因素，時(shí)間愈長(zhǎng)，擴(kuò)散濃度和深度也會(huì)增加。硅晶片是P型的，如果擴(kuò)散進(jìn)去的磷原子濃度高于P型硅晶片原來(lái)受主雜質(zhì)濃度，這就使得P型硅晶片靠近外表的薄層轉(zhuǎn)變成為N型了。由于愈靠近硅晶片外表，硼原子的濃度愈高,因此可以想象：在距離外表為的地方，那里擴(kuò)散進(jìn)去的磷原子濃度正好和硅晶體中原來(lái)的硼原子濃度相等。在與外表距離小于的薄層內(nèi)，磷原子濃度高于原來(lái)硅晶片的硼原子濃度，因此這一層變成了N型硅半導(dǎo)體。在與外表距離大于的地方，由于原來(lái)硅晶片中的硼原子濃度大于擴(kuò)散進(jìn)去的磷原子濃度，因此仍為P型。由此可見，在與外表距離處，形成了N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體的交界面，也就是形成了PN結(jié)。即為PN結(jié)的結(jié)深。這樣我們就可以利用雜質(zhì)原子向半導(dǎo)體晶片內(nèi)部擴(kuò)散的方法，改變半導(dǎo)體晶片外表層的導(dǎo)電類型，從而形成P、N結(jié)，這就是用擴(kuò)散法制造P-N結(jié)的基本原理。4、結(jié)深€m。5、恒定源擴(kuò)散與恒量源擴(kuò)散固體中的擴(kuò)散方程可寫成下式：〔5-1〕式中的表示雜質(zhì)濃度，是坐標(biāo)和時(shí)間的函數(shù)。坐標(biāo)指雜質(zhì)原子進(jìn)入硅中的深度，即距離外表的距離，單位取厘米，時(shí)間單位取秒，上式已假定D是一個(gè)常數(shù)。事實(shí)上，擴(kuò)散系數(shù)D是表征擴(kuò)散速度的物理常數(shù)，隨著固體的溫度上升而變大，同時(shí)還受到雜質(zhì)濃度、晶體結(jié)構(gòu)等因素的影響。在擴(kuò)散過(guò)程中，硅片周圍的雜質(zhì)濃度恒定，不隨時(shí)間而改變，硅片外表的雜質(zhì)濃度Ns保持不變，始終等于源相中的雜質(zhì)濃度，稱這種情況為恒定源擴(kuò)散，根據(jù)邊界條件，(5-1)式的解為：〔5-2〕只要知道雜質(zhì)在硅中的擴(kuò)散系數(shù)D和外表濃度，利用〔5-2〕式可作出該雜質(zhì)在硅中的分布曲線，如圖5-5所示，稱這種分布為余誤差分布。圖5-5余誤差分布根據(jù)〔5-2〕式，當(dāng)距離=時(shí)，濃度為。如果濃度等于基體晶片的摻雜濃度NO,此時(shí)的即為PN結(jié)的深度，簡(jiǎn)稱為結(jié)深。設(shè)外表濃度Ns=1020個(gè)/cm3,基體濃度N0=1016個(gè)/cm3代入〔5-2〕式得到與D,t之間的關(guān)系為：=5.45-3〕〔5-3〕0/Ns的比值而變化，近似計(jì)算時(shí)，N0/Ns=10-3T0-5內(nèi)皆可采用上式。在擴(kuò)散前，用預(yù)擴(kuò)散或沉積法，使硅片外表具有一定量的雜質(zhì)源Q,整個(gè)擴(kuò)散過(guò)程中不再加源，因而整個(gè)擴(kuò)散過(guò)程中雜質(zhì)源總量Q保持不變，隨著擴(kuò)散深度增加，外表濃度不斷下降,稱這種情況為恒量源擴(kuò)散。根據(jù)邊界條件，〔5-1〕式的解為：〔5-4〕根據(jù)〔5-4〕式作出該雜質(zhì)在硅中的分布曲線，如圖5-6所示，稱這種分布為高斯分布因?yàn)樘幍膿诫s濃度等于基體摻雜濃度，〔5-4〕式變?yōu)椋骸?-5〕上式給出恒量源情況下與D、t之間的關(guān)系。圖5-6高斯分布實(shí)際擴(kuò)散過(guò)程常介于上述兩種分布之間，根據(jù)不同工藝或近似高斯分布或近似余誤差分布。常規(guī)太陽(yáng)電池工藝中，因?yàn)閿U(kuò)散較淺，常采用余誤差分布近似計(jì)算。6、方塊電阻在擴(kuò)散工藝中，方塊電阻是反映擴(kuò)散層質(zhì)量是否符合設(shè)計(jì)要求的重要標(biāo)志之一。對(duì)應(yīng)于一對(duì)確定數(shù)值的結(jié)深和薄層電阻，擴(kuò)散層的雜質(zhì)分布就是確定的。也就是說(shuō)，把薄層電阻的測(cè)量同結(jié)深的測(cè)量結(jié)合起來(lái)，我們就能夠了解到擴(kuò)散入硅片內(nèi)部雜質(zhì)的具體分布。深入了解薄層電阻的定義和測(cè)試方法，對(duì)我們控制擴(kuò)散條件和提高產(chǎn)品質(zhì)量具有十分現(xiàn)實(shí)的意義。㈠薄層電阻的定義擴(kuò)散層的薄層電阻也稱方塊電阻，常用Rs或R□表示，所謂薄層電阻，就是外表為正方形的半導(dǎo)體薄層在電流方向〔電流方向平等于正方形的邊，見圖6-1〕所呈現(xiàn)的電阻。我們知道金屬導(dǎo)體的電阻公式R=Pl/s,R是電阻，P電阻率，s面積，l長(zhǎng)度。與之類似薄層電阻的大小應(yīng)為：Rs=Pl/l=P/，可見，薄層電阻的大小與薄層的平均電阻率成正比，與薄層的厚度成反比〔一般電阻的大小與邊長(zhǎng)成正比〕，而與正方形的邊長(zhǎng)無(wú)關(guān)，其單位為歐姆。為了表示薄層電阻不同于一般電阻，其單位常用［歐姆/方塊］或［Q/口］表示。圖〔6-1〕㈡薄層電阻的物理定義在半導(dǎo)體中，電阻率與雜質(zhì)濃度之間關(guān)系為：當(dāng)我們對(duì)摻雜濃度取平均值時(shí)：所以：注意：為單位外表積擴(kuò)散薄層內(nèi)的凈雜質(zhì)總量。Rs的大小就直接反映了擴(kuò)入硅片內(nèi)部的凈雜質(zhì)總量的多少。薄層電阻越小，表示擴(kuò)入硅片的凈雜質(zhì)越多，反之，擴(kuò)入的就越少。還要注意的是：不同的雜質(zhì)分布和結(jié)深可獲得同樣的Rs，這是實(shí)際設(shè)計(jì)和工藝中常遇到的問(wèn)題。例如以下圖中的兩個(gè)分布曲線，可獲得同樣的Rs。㈢擴(kuò)散層薄層電阻的測(cè)試硅片外表擴(kuò)散層的薄層電阻可用四探針?lè)y(cè)量。測(cè)量裝置如以下圖所示。測(cè)量頭是由彼此相距為s的鎢絲探針組成，針尖要在同一平面同一直線上。測(cè)量時(shí)，將探針壓在硅片的外表,外面兩根探針通電流I,測(cè)量中間兩根探針間的電壓V。薄層電阻為：C稱做修正因子，其數(shù)值的大小除與樣品形狀和大小有關(guān)，還與樣品是單層擴(kuò)散還是雙層擴(kuò)散等因素有關(guān)。7、擴(kuò)散溫度與時(shí)間擴(kuò)散時(shí)的溫度和時(shí)間是控制電池結(jié)深的主要因素，在不影響PN結(jié)特性的前提下，擴(kuò)散溫度選擇高一些，可以縮短擴(kuò)散時(shí)間，有利于生產(chǎn)。對(duì)于淺擴(kuò)散的情況，溫度選擇要適當(dāng)，既不能使溫度過(guò)高，使擴(kuò)散時(shí)間過(guò)短，以致難于控制工藝，又不宜溫度過(guò)低，而使擴(kuò)散時(shí)間延長(zhǎng)到不適當(dāng)?shù)牡夭?，但是擴(kuò)散的溫度較高，這對(duì)結(jié)深和硅片的少子壽命影響比較大，導(dǎo)致轉(zhuǎn)換效率大幅度降低，所以在制備晶體硅太陽(yáng)電池還是要防止太高的擴(kuò)散溫度，我們現(xiàn)在的擴(kuò)散溫度一般控制在830-870度之間。。在一定的溫度下，擴(kuò)散時(shí)間與結(jié)深的關(guān)系如圖7-1所示。在恒定外表濃度擴(kuò)散時(shí)，時(shí)間增加，擴(kuò)散進(jìn)入硅中的雜質(zhì)總量Q相應(yīng)增加，結(jié)深增加了。在恒量外表雜質(zhì)源擴(kuò)散時(shí)，擴(kuò)散進(jìn)入硅中的雜質(zhì)總量Q始終不變，擴(kuò)散時(shí)間增加，外表濃度下降，結(jié)深增加。圖7-1擴(kuò)散時(shí)間對(duì)于結(jié)深的影響8、擴(kuò)散溫度和擴(kuò)散時(shí)間對(duì)方塊電阻的影響根據(jù)恒定源擴(kuò)散理論，擴(kuò)散入硅片單位外表的雜質(zhì)總量為〔8-1〕根據(jù)方塊電阻的定義〔8-2〕式中為單位面積擴(kuò)散薄層內(nèi)的凈摻雜雜質(zhì)總量，即=將式〔8-1〕代入式〔8-2〕得：(8-3)由于外表雜質(zhì)濃度、擴(kuò)散系數(shù)D都是溫度T的函數(shù)，所以只要調(diào)整擴(kuò)散溫度和擴(kuò)散時(shí)間兩個(gè)參數(shù)，就可得到確定的方塊電阻值。9、方塊電阻大小對(duì)電性能的影響方塊電阻偏低，擴(kuò)散濃度大，則引起重?fù)诫s效應(yīng)，使電池開路電壓和短路電流均下降；方塊電阻偏高，擴(kuò)散濃度低，則橫向電阻高，使Rs上升；因此，實(shí)際電池制作中，考慮到各個(gè)因素，，方塊電阻控制在35?65€/口EmitterWrapThrough-EWTEmitterwrap-through”(EWT)and“Metallisationwrapthrough”(MWT)arehigh-efficiencyback-contactsolarcelltechnologies.Viasallowtheemitteronthefrontofthecelltobe“wrapped-through”tothebacksurface.Thistakesthemetallizationforthebusbars(MWT)orthemetallizationforbothbusbarsandfingers(EWT)tothebackofthecell,MetallisationismovedtothebackofthecellreducingshadowingEWTalsoincreasesemitterarea(ndopedregionsofthebackside)

?AhighpowerIRlaserwithlowM2isidealforsilicondrilling?EWT:300wafer/module/hour,MWT:1200wafer/module/hour?15mm3sviapositionavailablewiththeMSV-Wxsystemtoenablecorrectcontactingtoiterdigitatedrearelectrodes.Theprocessoflaserviadrillingcreatesminorsurfacedamage(micro-defects)whichmaysubsequentlyberemovedbyflashetchingmaterialawayfromtheviahole.SodiumHydroxide(NaOH)isoneofseveraletchantsthatmaybeusedintheprocessofclearingdebrisfromexposedsurfaces.Then—dopedemitterisallowedtowrapthroughtheviasduringtheimplantationprocess,theareaofp—typematerialonthebackofthecellisminimisedandthereforemaximisesthecollectorareaaftern—doping,Thetechniquecanbeusedwithlowerqualityandthinnersiliconwithoutsignificantlossesinefficiency.Havingtheprovisionofalargecostadvantageoverconventionalcellconfigurationsthissystemhasthepotentialtobeimplementedinacosteffectiveprocessflow.EWT太陽(yáng)電池技術(shù)進(jìn)展摘要：介紹了EWT太陽(yáng)電池發(fā)展歷史、研究現(xiàn)狀及國(guó)內(nèi)外EWT太陽(yáng)電池的技術(shù)研究進(jìn)展，指出了EWT太陽(yáng)電池研究中的難點(diǎn)，提出了EWT太陽(yáng)電池的發(fā)展方向,并對(duì)EWT太陽(yáng)電池的發(fā)展前景進(jìn)行了展望。關(guān)鍵詞：EWT太陽(yáng)電池；技術(shù)進(jìn)展；激光打孔；PN區(qū)域的界定目前大規(guī)模生產(chǎn)的常規(guī)硅太陽(yáng)電池，為了提高載流子的收集效率，PN結(jié)的發(fā)射區(qū)處于電池的正面，電池的受光面都有柵線電極。柵線電極的存在阻擋了部分陽(yáng)光，降低了電池的效率。另一方面，由于電池的正負(fù)電極分別位于電池的兩面，在電池進(jìn)行串聯(lián)封裝時(shí)，要從一塊電池的正面焊接到另一塊電池的反面〔Emitterwrap-through〕硅太陽(yáng)電池。這種電池將金屬電極柵線完全轉(zhuǎn)移到了電池的反面，使正負(fù)電極的主柵分布在電池反面的兩側(cè)，成功的解決了上述難題。1EWT硅太陽(yáng)電池的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)EWT硅太陽(yáng)電池是一種前結(jié)背接觸電池。它的PN結(jié)依然位于電池的正面，以有利于提高載流子的收集效率，通過(guò)重?cái)U(kuò)散或者鍍有金屬的孔〔目前用的最多的是激光打孔〕把電池正面發(fā)射區(qū)和反面局部發(fā)射區(qū)連接在一起，將前外表發(fā)射區(qū)引入反面，實(shí)現(xiàn)把前后外表收集的電子傳導(dǎo)到反面電極上，正負(fù)電極細(xì)柵全部交叉排列在電池反面，主柵排列在電池反面的兩側(cè)。前外表依然采用優(yōu)良的金字塔結(jié)構(gòu)和減反射膜，以減少光的反射損失。EWT硅太陽(yáng)電池的結(jié)構(gòu)如圖1所示?！?〕電池反面采用定域合金制背場(chǎng)的方法，既產(chǎn)生了內(nèi)建電場(chǎng)，同時(shí)減少電極與基體的接觸面積，使金屬與半導(dǎo)體界面的高復(fù)合速率區(qū)大大減少，降低了反面的外表復(fù)合，因而可更好地提高電池性能；〔4〕可實(shí)現(xiàn)從電池的前結(jié)和背結(jié)共同收集電荷，故有很高的電荷收集率。而且，薄的硅片因?yàn)闇p少了電荷的傳輸路徑，降低了孔電阻，故也可以提高電池的填充因子。因此，低品質(zhì)的薄基硅片更能表達(dá)EWT太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性。目前，硅基電池已經(jīng)成為市場(chǎng)的主流，基于EWT硅太陽(yáng)電池的以上優(yōu)點(diǎn)，并且隨著人們對(duì)進(jìn)一步提高電池效率和降低電池成本的要求，EWT硅太陽(yáng)電池正越來(lái)越受到人們的重視。2EWT太陽(yáng)電池的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀國(guó)外對(duì)于EWT電池的研究較為深入，主要的代表機(jī)構(gòu)有：德國(guó)Fraunhofer實(shí)驗(yàn)室、美國(guó)Sandia國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、德國(guó)UniversityofKonstanz、美國(guó)Advent太陽(yáng)能公司等。德國(guó)FraunhoferlSE采用SiO2鈍化及光刻技術(shù)，在4cm2的Fz-Si襯底上制作出實(shí)驗(yàn)室效率為21.4%的EWT電池，成為目前EWT電池的最高效率保持者。但光刻技術(shù)復(fù)雜，成本高，不適宜規(guī)?；a(chǎn)。美國(guó)Sandia國(guó)家實(shí)驗(yàn)室采用光刻發(fā)射極圖案結(jié)合絲網(wǎng)印刷接觸技術(shù)在41cm2的Fz-Si上獲得了15,6%〔〕的效率。2(electrolessplatingmetallizationtechnology〕2，填充因子到達(dá)74.6%，并預(yù)計(jì)如果能優(yōu)化打孔工藝進(jìn)一步去除激光損傷的話，效率將能到達(dá)17.3%。但該技術(shù)大大的增多了工藝步驟，關(guān)鍵步驟P-Al共同擴(kuò)散又不易控制。2，填充因子為71.3%。在國(guó)內(nèi)，北京科技大學(xué)材料學(xué)院的劉維和中科院電工研究所的周春蘭曾對(duì)EWT背結(jié)電池中的激光刻槽及腐蝕工藝進(jìn)行過(guò)研究。云南師范大學(xué)太陽(yáng)能研究所深入研究了激光打孔對(duì)單晶硅材料性能的影響，并對(duì)EWT硅電池的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)與性能模擬。3EWT太陽(yáng)電池的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)展3．1激光打孔EWT太陽(yáng)電池完全去除了正外表的柵線電極，依靠電池中的無(wú)數(shù)導(dǎo)電小孔來(lái)將收集到的載流子傳遞到反面的發(fā)射區(qū)電極上。導(dǎo)電孔的制作，早期主要采用光刻和濕法化學(xué)腐蝕法，目前最常用的方法是激光打孔。激光打孔方便易行，適合大規(guī)模化生產(chǎn)，但初期激光打孔精度不高，包括激光打出的孔是不是精確地排列在一條直線上、激光打孔的精確定位、激光打孔后的機(jī)械損傷等等問(wèn)題，曾經(jīng)是EWT太陽(yáng)電池?zé)o法用激光打孔技術(shù)大規(guī)?；a(chǎn)的主要原因。故激光打孔是實(shí)現(xiàn)EWT太陽(yáng)電池的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。隨著近幾年激光技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)在這些問(wèn)題已經(jīng)得到了較好的解決。云南師范大學(xué)太陽(yáng)能研究所的研究還發(fā)現(xiàn)，打孔激光進(jìn)行打孔作用后，使得硅材料本身的性質(zhì)趨向于好的方向發(fā)展，對(duì)下一步太陽(yáng)電池的制作提供了較好條件。這是因?yàn)?，在制備硅太?yáng)電池材料的過(guò)程中，機(jī)械加工往往使材料表層微結(jié)構(gòu)產(chǎn)生缺陷；摻雜時(shí)雜質(zhì)離子能量高，進(jìn)入基片后會(huì)使基片形成錯(cuò)位、層錯(cuò)及各

種類型的缺陷，注入層遭到了破壞，加之，注入的雜質(zhì)未進(jìn)入晶格位置，導(dǎo)電性能較差。在激光的作用下，破壞的外表層再結(jié)晶，部分消除了材料外表的缺陷，改善了晶格結(jié)構(gòu)；恢復(fù)了注入雜質(zhì)的電活性，增加了P型雜質(zhì)的固溶度，改善了晶格的質(zhì)量，同時(shí)使雜質(zhì)離子進(jìn)入了晶格的位置，使得硅的電阻率下降，少子壽命提高。3.2電池反面PN區(qū)域的界定與常規(guī)硅太陽(yáng)電池不同，EWT太陽(yáng)電池的P型區(qū)域和N型區(qū)域間隔排列在電池的反面，導(dǎo)電孔和反面的N型區(qū)域相連，并且要求P型區(qū)域和N型區(qū)域要靠的很近，而且還不能夠短路，這就對(duì)電池反面PN區(qū)域的界定提出了很高的要求，故電池反面PN區(qū)域的界定是實(shí)現(xiàn)EWT太陽(yáng)電池的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。目前，實(shí)現(xiàn)EWT太陽(yáng)電池反面PN區(qū)域的界定的方法主要有以下幾種：早期的EWT太陽(yáng)電池反面的制備多采用光刻的方法，其優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)精度高,缺點(diǎn)是成本高，制備工藝較復(fù)雜，容易引入對(duì)人體有毒的化學(xué)物質(zhì)，不利于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。從上世紀(jì)九十年代末開始，隨著絲網(wǎng)印刷技術(shù)的成熟，絲網(wǎng)印刷法逐漸成了界定反面P型區(qū)域和N型區(qū)域常用的方法。絲網(wǎng)印刷法的主要原理是通過(guò)絲網(wǎng)印刷設(shè)備在硅片上間隔印刷擴(kuò)散阻擋層或耐腐蝕漿料，已用來(lái)阻擋擴(kuò)散或腐蝕液的腐蝕，使電池反面的P型區(qū)域和N型區(qū)域間隔分布。在擴(kuò)散之前，直接在電池的反面P型區(qū)域絲網(wǎng)印刷上擴(kuò)散阻擋層漿料，見圖硅片反面絲網(wǎng)印刷上漿料后，在紅外爐里〔250-300°C〕快速熱退火60秒，可以得到高質(zhì)量的擴(kuò)散阻擋層。該阻擋層能在磷擴(kuò)散時(shí)完全可以阻擋磷的擴(kuò)散而保持P型，而沒有印刷漿料的區(qū)域則被磷擴(kuò)散為N型。擴(kuò)散結(jié)束后，再將阻擋層去除，以便以后的工序中在原阻擋層的區(qū)域做P型電極。但阻擋層不太容易去除，AdventSolarCorporation采用了在絲網(wǎng)印刷前開一個(gè)細(xì)槽的方法來(lái)去除阻擋層，在1mm寬的阻擋區(qū)域開一個(gè)0.35mm寬的細(xì)槽，開槽后雖然細(xì)槽在擴(kuò)散時(shí)能形成N型層，但在制作電極工序中，通過(guò)印刷Al去補(bǔ)償，如圖3所示。此法雖然大大簡(jiǎn)化了工序，可取得較好的效果，但整個(gè)電池工序就必須有三次絲網(wǎng)套印，這對(duì)絲網(wǎng)印刷工藝精確定位提出了更高的要求。按常規(guī)硅太陽(yáng)電池的制作工藝擴(kuò)散以后，在硅片的前面和反面的間隔的N型區(qū)域絲網(wǎng)印刷上耐腐蝕漿料或者是油墨，然后用HF等腐蝕液腐蝕硅片，去除沒有印刷上耐腐蝕漿料或者是油墨區(qū)域的n型層，這樣就形成了反面P型區(qū)域和N型區(qū)域的交叉間隔分布，最后用溶劑將耐腐蝕漿料或者是油墨去除，見圖4所示。這種方法界定反面P型區(qū)域和N型區(qū)域簡(jiǎn)單易行，但由于P型區(qū)域和N型區(qū)域是在交叉和間隔中直接相鄰，容易造成短路而導(dǎo)致電池制作失敗。二⑵埜網(wǎng)印㈱爲(wèi)財(cái)料圖斗擴(kuò)散后絲網(wǎng)印刷耐腐館漿料制作KA「硅歡陽(yáng)電迪用激光刻槽法實(shí)現(xiàn)EWT太陽(yáng)電池反面PN區(qū)域的界定相比照較簡(jiǎn)單、效率較高，可降低電池的成本，適合于EWT太陽(yáng)電池的大規(guī)模生產(chǎn)。激光刻槽的精度雖然比光刻技術(shù)低的多，但由于太陽(yáng)電池對(duì)精度的要求不是很高，并且隨著激