晶體硅太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)化技術(shù)現狀

　　1.2發(fā)射區擴散

　　PN結特性決定了太陽(yáng)能電池的性能!傳統工藝對太陽(yáng)能電池表面均勻摻雜，且為了減少接觸電阻、提高電池帶負載能力表面摻雜濃度較高。但研究發(fā)現表面雜質(zhì)濃度過(guò)高導致擴散區能帶收縮、晶格畸變、缺陷增加、“死層”明顯、電池短波響應差。PN結技術(shù)是國際一流電池制造企業(yè)與國內電池企業(yè)的主要技術(shù)差距。為了在提高電池的填充因子的同時(shí)避免表面“死層”，選擇性擴散發(fā)射極電池技術(shù)是最有望獲得產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的低成本革命性高效電池技術(shù)，其技術(shù)原理簡(jiǎn)單且通過(guò)現有裝備已經(jīng)在實(shí)驗室實(shí)現，但如何降低制造成本是該技術(shù)產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中所面臨的主要挑戰。目前國內某些大公司對外宣傳的超過(guò)17.6%以上的高效電池其技術(shù)核心均來(lái)源于此，相信隨著(zhù)配套裝備與輔助材料的及時(shí)解決近二年內將會(huì )迅速普及與推廣。

　　在制造工藝上采用氮氣攜帶三氯氧磷管式高溫擴散是目前主流生產(chǎn)技術(shù)，其特點(diǎn)是產(chǎn)量大、工藝成熟操作簡(jiǎn)單。隨著(zhù)電池向大尺寸、超薄化方向發(fā)展以及低的表面雜質(zhì)濃度(表面方塊電阻80～120Ω/口、均勻性±3%以?xún)?，減壓擴散技術(shù)(LYDOP)優(yōu)勢非常明顯，工藝中低的雜質(zhì)源飽和蒸氣壓、提高了雜質(zhì)的分子自由程，它對156尺寸的硅片每批次產(chǎn)量400片的情況下其擴散均勻性仍?xún)?yōu)于±3%，是高品質(zhì)擴散的首選與環(huán)境友好型的生產(chǎn)方式。鏈式擴散設備不僅適應Inline自動(dòng)化生產(chǎn)方式，而且處理硅片尺寸幾乎不受限制、碎片率大大降低而迅速受到重視，其工藝有噴涂磷酸水溶液擴散與絲網(wǎng)印刷磷漿料擴散二種。在鏈式擴散技術(shù)上，BTU、SCHMID以及中電集團第48所均已有長(cháng)時(shí)間的研究及工業(yè)化應用，只要能在擴散質(zhì)量上獲得突破其一定會(huì )取代目前管式擴散成為主流生產(chǎn)裝備與技術(shù)。

　　1.3去邊技術(shù)

　　產(chǎn)業(yè)化的周邊PN結去除方式是等離子體干法刻蝕，該方法技術(shù)成熟、產(chǎn)量大，但存在過(guò)刻、鉆刻及不均勻的現象，不僅影響電池的轉換效率，而且導致電池片蹦邊、色差與缺角等不良率上升。激光開(kāi)槽隔離技術(shù)根據PN結深度而在硅片邊緣開(kāi)一物理隔離槽，但與國外情況相反，據國內使用情況來(lái)看電池效率反而不及等離子體刻蝕技術(shù)，因此該方法有待進(jìn)一步研究。目前行業(yè)出現的另外一種技術(shù)--化學(xué)腐蝕去邊與背面腐蝕拋光技術(shù)集刻蝕與去PSG一體，背面絨面的拋光極大降低了入射光的透射損失、提高電池紅光響應。該方法工藝簡(jiǎn)單、易于實(shí)現inline自動(dòng)化生產(chǎn)，不存在“鉆刻”與刻蝕不均勻現象，工藝相對穩定，因此盡管配套設備昂貴但仍引起業(yè)內廣泛關(guān)注。

　　1.4表面減反射膜生長(cháng)技術(shù)

　　早期采用TiO2膜或MgF2/ZnS混合膜以增加對入射光的吸收，但該方法均需先單獨采用熱氧化方法生長(cháng)一層10～20umSiO2使硅片表面非晶化、且對多晶效果不理想。

　　SixNy膜層不僅減緩漿料中玻璃體對硅的腐蝕抑制Ag的擴散速度從而使后續快燒工藝溫度范圍更寬易于調節，而且致密的SixNy膜層是有害雜質(zhì)良好的阻擋層。同時(shí)生成的氫原子對硅片具有表面鈍化與體鈍化的雙重作用，可以很好地修復硅中的位錯、表面懸掛鍵，提高了硅片中載流子的遷移率因而迅速成為高效電池生產(chǎn)的主流技術(shù)。雙層SiN減反射膜，通過(guò)控制各膜層中硅的富集率實(shí)現了5.5%[4]的反射率;而另一種SiN與SiO混合膜，其反射率更是低至4.4%，目前廣泛采用的單層SiN膜減反射率最優(yōu)為10.4%。

　　圖2 不同減反膜的光譜反射率

　　在電池背面生長(cháng)一層10～30nmSiN膜以期最大限度對電池進(jìn)行鈍化與缺陷的修復從而提高電池的效率是目前的一個(gè)熱點(diǎn)課題，由于該技術(shù)牽涉到與后面的絲網(wǎng)印刷技術(shù)、電極漿料技術(shù)及燒結工藝的配合目前尚處于實(shí)驗研究階段，但它肯定是今后的一個(gè)發(fā)展趨勢。