光伏產(chǎn)業(yè)之高效太陽能電池技術(shù)深解（二）

　　LGBC電池是有激光刻槽埋柵電極 (Laser groove bury contact) 工藝電池的簡稱。由UNSW開發(fā)的技術(shù)，是利用激光技術(shù)在硅表面上刻槽，然后埋入金屬，以起到前表面點(diǎn)接觸柵極的作用。如圖所示，發(fā)射結(jié)擴(kuò)散后，用激光在前面刻出20μm寬、40μm深的溝槽，將槽清洗后進(jìn)行濃磷擴(kuò)散，然后槽內(nèi)鍍出金屬電極。電極位于電池內(nèi)部，減少了柵線的遮蔽面積，使電池效率達(dá)到19.6%。

　　與傳統(tǒng)工藝的前表面鍍敷金屬層相比，這種電池具有的優(yōu)點(diǎn)是：柵電極遮光率小、電流密度高，埋柵電極深入硅襯底內(nèi)部可增加對基區(qū)光生電子的收集，濃磷擴(kuò)散降低濃磷區(qū)電阻功耗和柵指電極與襯底的接觸電阻功耗，提高了電池的開路電壓。

　　這種電池既保留了高效電池的特點(diǎn)，又省去了高效電池制作中的一些復(fù)雜的工藝，很適合利用低成本、大面積的硅片進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。目前這一技術(shù)已經(jīng)轉(zhuǎn)讓給好幾家世界上規(guī)模較大的太陽能電池生產(chǎn)廠。如英國的BP SOLAR和美國的SOLAREX等。

　　激光刻槽埋柵電池的大致工藝流程為：

　　硅片-》清洗制絨-》淡磷擴(kuò)散-》熱氧化鈍化-》開槽-》槽區(qū)濃磷擴(kuò)散-》背面蒸鋁-》燒背場-》化學(xué)鍍埋柵-》背面電極-》減反射膜-》去邊燒結(jié)-》測試。

　　圖：新南威爾士大學(xué) 激光刻槽埋柵電池 h =19.8%

　　4.高效晶體硅太陽能電池-OECO電池

　　OECO 電池是傾斜蒸發(fā)金屬接觸(Obliquely evaporated contact，OECO)硅太陽能電池的簡稱。

　　OECO 太陽電池是德國ISFH研究所從九十年代就開始研制的一種新型單晶硅電池。與其他高效電池相比，具有結(jié)構(gòu)設(shè)計新穎、制作簡單、電極原料無損耗、成本低廉和適合大批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。OECO電池結(jié)構(gòu)基于金屬-絕緣體-半導(dǎo)體(MIS)接觸，利用表面溝槽形貌的遮掩在極薄的氧化隧道層上傾斜蒸鍍低成本的Al作為電極，無需光刻、電極燒穿、電極下重?fù)诫s和高溫工藝即可形成高質(zhì)量的接觸，并且一次性可蒸鍍大批量的電池電極。更為重要的是當(dāng)這種電池制作面積從4 cm2擴(kuò)大到100 cm2時，效率也只是從21.1%略微降到20%，仍然屬于高效范圍，所以這種結(jié)構(gòu)的電池更適宜于工藝生產(chǎn)。

　　OECO結(jié)構(gòu)示意圖如圖8所示，電池的表面由許多排列整齊的方形溝槽組成，淺發(fā)射極n+位于硅片的上表面，在其上有一極薄的氧化隧道層，Al電極傾斜蒸鍍于溝槽的側(cè)面，然后利用PECVD蒸鍍氮化硅作為鈍化層和減反射膜

　　OECO電池有以下特點(diǎn)：

　　(1)電極是蒸鍍在溝槽的側(cè)面，有利于提高短路電流;

　　(2)優(yōu)異的MIS結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以獲得很高的開路電壓和填充因子;

　　(3)高質(zhì)量的蒸鍍電極接觸;

　　(4)不受接觸特性限制的可以被最優(yōu)化的淺發(fā)射極;

　　(5)高質(zhì)量的低溫表面鈍化。

　　電池的制作具體過程為：

　　前表面機(jī)械開槽→化學(xué)腐蝕清洗→背面掩膜(擴(kuò)散)→前表面化學(xué)制絨→使用液態(tài)源POCl3進(jìn)行磷擴(kuò)散制作n+發(fā)射極→打開背面接觸→真空蒸鍍Al作為背電極→前表面低溫?zé)嵫趸纬裳趸淼缹印氨砻鏌o需掩膜直接傾斜蒸鍍Al作為面電極→使用導(dǎo)電膠將各個面電極連接起來→采用PECVD法在前表面蒸鍍氮化硅作為鈍化和減反射層。

　　圖 ：德國 ISFH 的 OECO 電池 h=21.1%

5.高效晶體硅太陽能電池-N型晶體硅電池

　　N型硅襯底的優(yōu)點(diǎn)：N型硅(n-Si)相對于P型硅來說，由于對金屬雜質(zhì)和許多非金屬缺陷不敏感，或者說具有很好的忍耐性能，故其少數(shù)載流子具有較長而且穩(wěn)定的擴(kuò)散長度。

　　目前只有Sunpower和sanyo兩家企業(yè)N型Si襯底生產(chǎn)高效太陽能電池做得較好。英利“熊貓”N型單晶硅高效電池項(xiàng)目填補(bǔ)了國內(nèi)N型電池技術(shù)的空白。

　　如何在N型硅襯底上實(shí)現(xiàn)PN結(jié)：硼擴(kuò)散制結(jié)、非晶硅/晶硅異質(zhì)結(jié)以及Al擴(kuò)散制結(jié)三種基本方法。

　　硼擴(kuò)散制結(jié)需要高溫，高溫是太陽能電池制備工藝最忌諱的!

　　HIT電池只有Sanyo做得較好，沒有推廣。

　　Al推進(jìn)制結(jié)目前受到普遍關(guān)注，因其價格低廉而又容易實(shí)現(xiàn)。具體工藝參數(shù)信息見附圖，對專業(yè)人士很有參考價值。