多晶硅太陽(yáng)能電池制作工藝概述

通常，應用正膠剝離工藝，蒸鍍Ti/Pa/Ag多層金屬電極，要減小金屬電極所引起的串聯(lián)電阻，往往需要金屬層比較厚（8～10微米）。缺點(diǎn)是電子束蒸發(fā)造成硅表面/鈍化層介面損傷，使表面復合提高，因此，工藝中，采用短時(shí)蒸發(fā)Ti/Pa層，在蒸發(fā)銀層的工藝。另一個(gè)問(wèn)題是金屬與硅接觸面較大時(shí)，必將導致少子復合速度提高。工藝中，采用了隧道結接觸的方法，在硅和金屬成間形成一個(gè)較薄的氧化層（一般厚度為20微米左右）應用功函數較低的金屬（如鈦等）可在硅表面感應一個(gè)穩定的電子積累層（也可引入固定正電荷加深反型）。另外一種方法是在鈍化層上開(kāi)出小窗口（小于2微米），再淀積較寬的金屬柵線(xiàn)（通常為10微米），形成mushroom—like狀電極，用該方法在4cm2 Mc-Si上電池的轉換效率達到17.3％。目前，在機械刻槽表面也運用了Shallow angle （oblique）技術(shù)。1.3 PN結的形成技術(shù)

［1］發(fā)射區形成和磷吸雜

對于高效太陽(yáng)能電池，發(fā)射區的形成一般采用選擇擴散，在金屬電極下方形成重雜質(zhì)區域而在電極間實(shí)現淺濃度擴散，發(fā)射區的淺濃度擴散即增強了電池對藍光的響應，又使硅表面易于鈍化。擴散的方法有兩步擴散工藝、擴散加腐蝕工藝和掩埋擴散工藝。目前采用選擇擴散，15×15cm2電池轉換效率達到16.4%，n++、n+區域的表面方塊電阻分別為20Ω和80Ω。

對于Mc—Si材料，擴磷吸雜對電池的影響得到廣泛的研究，較長(cháng)時(shí)間的磷吸雜過(guò)程（一般3～4小時(shí)），可使一些Mc—Si的少子擴散長(cháng)度提高兩個(gè)數量級。在對襯底濃度對吸雜效應的研究中發(fā)現，即便對高濃度的襯第材料，經(jīng)吸雜也能夠獲得較大的少子擴散長(cháng)度（大于200微米），電池的開(kāi)路電壓大于638mv， 轉換效率超過(guò)17％。

［2］背表面場(chǎng)的形成及鋁吸雜技術(shù)

在Mc—Si電池中，背p+p結由均勻擴散鋁或硼形成，硼源一般為BN、BBr、APCVD SiO2：B2O8等，鋁擴散為蒸發(fā)或絲網(wǎng)印刷鋁，800度下燒結所完成，對鋁吸雜的作用也開(kāi)展了大量的研究，與磷擴散吸雜不同，鋁吸雜在相對較低的溫度下進(jìn)行。其中體缺陷也參與了雜質(zhì)的溶解和沉積，而在較高溫度下，沉積的雜質(zhì)易于溶解進(jìn)入硅中，對Mc—Si產(chǎn)生不利的影響。到目前為至，區域背場(chǎng)已應用于單晶硅電池工藝中，但在多晶硅中，還是應用全鋁背表面場(chǎng)結構。

［3］雙面Mc—Si電池

Mc—Si雙面電池其正面為常規結構，背面為N＋和P＋相互交叉的結構，這樣，正面光照產(chǎn)生的但位于背面附近的光生少子可由背電極有效吸收。背電極作為對正面電極的有效補充，也作為一個(gè)獨立的栽流子收集器對背面光照和散射光產(chǎn)生作用，據報道，在A(yíng)M1.5條件下，轉換效率超過(guò)19％。1.4 表面和體鈍化技術(shù)

對于Mc—Si，因存在較高的晶界、點(diǎn)缺陷（空位、填隙原子、金屬雜質(zhì)、氧、氮及他們的復合物）對材料表面和體內缺陷的鈍化尤為重要，除前面提到的吸雜技術(shù)外，鈍化工藝有多種方法，通過(guò)熱氧化使硅懸掛鍵飽和是一種比較常用的方法，可使Si-SiO2界面的復合速度大大下降，其鈍化效果取決于發(fā)射區的表面濃度、界面態(tài)密度和電子、空穴的浮獲截面。在氫氣氛中退火可使鈍化效果更加明顯。采用PECVD淀積氮化硅近期正面十分有效，因為在成膜的過(guò)程中具有加氫的效果。該工藝也可應用于規?；a(chǎn)中。應用Remote PECVD Si3N4可使表面復合速度小于20cm/s。

2. 工業(yè)化電池工藝

太陽(yáng)電池從研究室走向工廠(chǎng)，實(shí)驗研究走向規?；a(chǎn)是其發(fā)展的道路，所以能夠達到工業(yè)化生產(chǎn)的特征應該是：

［1］電池的制作工藝能夠滿(mǎn)足流水線(xiàn)作業(yè)；

［2］能夠大規模、現代化生產(chǎn)；

［3］達到高效、低成本。

當然，其主要目標是降低太陽(yáng)電池的生產(chǎn)成本。目前多晶硅電池的主要發(fā)展方向朝著(zhù)大面積、薄襯底。例如，市場(chǎng)上可見(jiàn)到125×125mm2、150×150mm2甚至更大規模的單片電池，厚度從原來(lái)的300微米減小到目前的250、200及200微米以下。效率得到大幅度的提高。***京磁（Kyocera）公司150×150的電池小批量生產(chǎn)的光電轉換效率達到17.1%，該公司1998年的生產(chǎn)量達到25.4MW。

絲網(wǎng)印刷及其相關(guān)技術(shù)

多晶硅電池的規?；a(chǎn)中廣泛使用了絲網(wǎng)印刷工藝，該工藝可用于擴散源的印刷、正面金屬電極、背接觸電極，減反射膜層等，隨著(zhù)絲網(wǎng)材料的改善和工藝水平的提高，絲網(wǎng)印刷工藝在太陽(yáng)電池的生產(chǎn)中將會(huì )得到更加普遍的應用。

發(fā)射區的形成

利用絲網(wǎng)印刷形成PN結，代替常規的管式爐擴散工藝。一般在多晶硅的正面印刷含磷的漿料、在反面印刷含鋁的金屬漿料。印刷完成后，擴散可在網(wǎng)帶爐中完成（通常溫度在900度），這樣，印刷、烘干、擴散可形成連續性生產(chǎn)。絲網(wǎng)印刷擴散技術(shù)所形成的發(fā)射區通常表面濃度比較高，則表面光生載流子復合較大，為了克服這一缺點(diǎn)，工藝上采用了下面的選擇發(fā)射區工藝技術(shù)，使電池的轉換效率得到進(jìn)一步的提高。