关于晶体硅太阳能电池浅浓度扩散的研究

来源:用户上传      作者: 刘战　李广鹏　李阳　陈胡倩　毛晓丽

　　摘要 本文研究晶体硅太阳电池浅浓度扩散工艺，该工艺在过程中控制降低扩散浓度，减少扩散步骤，采用缓慢沉积的方式，从而减少扩散后结的死层，增大P-N结与浆料的契和度。可提高太阳能电池的短路电流0.25A～0.30A，从而使电池片效率提高3％以上，且使得扩散后方块电阻更加均匀，方法易行、操作简便、成本低廉。
　　关键词 浅浓度扩散；三氯氧磷；方块电阻；均匀度
　　中图分类号TM914 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）83-0096-03
　　0 引言
　　本论文涉及常规晶体硅太阳能电池扩散技术领域，具体为晶体硅太阳能电池的浅浓度扩散工艺，采用一次氧化，一次沉积，一次恒温推进步骤，得到电池的P-N结，在沉积和恒温推进过程中控制降低扩散浓度，减少扩散步骤，从而减少扩散后结的死层，增大P-N结与浆料的契和度。可提高电池短路电流，从而提高转换效率。
　　1 晶体硅电池常规工艺
　　目前晶体硅电池制造的常规工艺已经进入标准化，其各道工序工艺过程及目的如下：
　　1）表面结构及清洗：即制绒清洗：在表面形成大小均匀、完全覆盖的腐蚀坑，利用折射或陷光原理来增强光的吸收，降低电池表面的反射率[1]；
　　2）扩散：太阳能电池制造的核心工序，目的是在以P型硅片为衬底的材料上沉积一层磷，进而形成P-N结，使太阳能电池在光照的情况下产生光伏效应；
　　3）刻蚀：去掉电池片边缘PN结避免太阳电池短路；
　　4）沉积减反射膜SixNy：目前批量化生产主流镀氮化硅薄膜，折射率在2.0~2.15，可将硅片表面反射率降低到3%左右。其还具有卓越的抗氧化和绝缘性能，同时具有良好的阻挡钠离子、掩蔽金属和水蒸汽扩散的能力；它的化学稳定性也很好，除氢氟酸和热磷酸能缓慢腐蚀外，其它酸与它基本不起作用[2]；
　　5）印刷电极：将太阳电池转换的电能输出；
　　6）烧结：将印刷的电极与电池片形成良好的欧姆接触。半导体材料与金属接触时没有形成整流接触，欧姆接触具有线形和对称的V-I特性，且接触时的电阻远小于材料电阻的一种接触，因此当电流通过时，良好的欧姆接触不会产生显著的压降和功耗；
　　7）测试分选及包装：将制作完成的电池片测试，并按相应的条件分档，达到相应的数目后按要求进行包装。
　　2 试验原理及方案
　　本文针对管式扩散炉提供一种改进的扩散方法，其主要特征在于浅浓度，主要包括以下步骤：
　　1）采用导电类型为Ｐ型的硅片原料，制备绒面、清洗并甩干；
　　通过电性能参数的对比可以看出浅浓度扩散的开路电压比常规扩散提高5%~7%，短路电流提高0.25A~0.30A，效率提高3%以上。
　　3 结论
　　所以通过控制降低扩散浓度，减少扩散步骤，减少扩散后结的死层，增大P-N结与浆料的契合度，从而提高电池片效率。数据对比分析可知，浅浓度扩散可提高太阳能电池的短路电流0.25 A~0.30A，电池片效率提高3％以上。
　　参考文献
　　[1]季静佳.绒面技术在太阳能电池领域中的应用[J].太阳能研究与利用，2004，增刊(48)：3.
　　[2]王永东，等.太阳电池减反射膜系统的研究[J].太阳能学报，2001，22：317.
　　[3]刘祖明，李杰慈，张忠文，廖化，李景天，涂洁磊，陈庭金.晶体硅太阳电池产业技术发展[M].云南：云南师范大学太阳能所、云南省农村能源工程重点实验室，昆明光伏科技公司昆明，1990：99-110.
　　[4]刘国维，等.半导体工艺原理[M].成都：成都科学出版社.
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