晶體硅太陽能電池產(chǎn)業(yè)化技術(shù)現(xiàn)狀

　　1.2發(fā)射區(qū)擴散

　　PN結(jié)特性決定了太陽能電池的性能!傳統(tǒng)工藝對太陽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(xiàn)表面雜質(zhì)濃度過高導(dǎo)致擴散區(qū)能帶收縮、晶格畸變、缺陷增加、“死層”明顯、電池短波響應(yīng)差。PN結(jié)技術(shù)是國際一流電池制造企業(yè)與國內(nèi)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)原理簡單且通過現(xiàn)有裝備已經(jīng)在實驗室實現(xiàn)，但如何降低制造成本是該技術(shù)產(chǎn)業(yè)化過程中所面臨的主要挑戰(zhàn)。目前國內(nèi)某些大公司對外宣傳的超過17.6%以上的高效電池其技術(shù)核心均來源于此，相信隨著配套裝備與輔助材料的及時解決近二年內(nèi)將會迅速普及與推廣。

　　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)，其特點是產(chǎn)量大、工藝成熟操作簡單。隨著電池向大尺寸、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%以內(nèi))，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優(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?zhǔn)綌U散設(shè)備不僅適應(yīng)Inline自動化生產(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?zhǔn)綌U散技術(shù)上，BTU、SCHMID以及中電集團第48所均已有長時間的研究及工業(yè)化應(yīng)用，只要能在擴散質(zhì)量上獲得突破其一定會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(jié)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，但存在過刻、鉆刻及不均勻的現(xiàn)象，不僅影響電池的轉(zhuǎn)換效率，而且導(dǎo)致電池片蹦邊、色差與缺角等不良率上升。激光開槽隔離技術(shù)根據(jù)PN結(jié)深度而在硅片邊緣開一物理隔離槽，但與國外情況相反，據(jù)國內(nèi)使用情況來看電池效率反而不及等離子體刻蝕技術(shù)，因此該方法有待進一步研究。目前行業(yè)出現(xiàn)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(yīng)。該方法工藝簡單、易于實現(xiàn)inline自動化生產(chǎn)，不存在“鉆刻”與刻蝕不均勻現(xiàn)象，工藝相對穩(wěn)定，因此盡管配套設(shè)備昂貴但仍引起業(yè)內(nèi)廣泛關(guān)注。

　　1.4表面減反射膜生長技術(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(xù)快燒工藝溫度范圍更寬易于調(diào)節(jié)，而且致密的SixNy膜層是有害雜質(zhì)良好的阻擋層。同時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(fù)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，通過控制各膜層中硅的富集率實現(xiàn)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

　　在電池背面生長一層10～30nmSiN膜以期最大限度對電池進行鈍化與缺陷的修復(fù)從而提高電池的效率是目前的一個熱點課題，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(jié)工藝的配合目前尚處于實驗研究階段，但它肯定是今后的一個發(fā)展趨勢。