晶體硅太陽能電池產(chǎn)業(yè)化技術現(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、電池短波響應差。PN結(jié)技術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，其技術原理簡單且通過現(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，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(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。鏈式擴散設備不僅適應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。在鏈式擴散技術上，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。

　　1.3去邊技術

　　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，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--化學腐蝕去邊與背面腐蝕拋光技術集刻蝕與去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，因此盡管配套設備昂貴但仍引起業(yè)內(nèi)廣泛關注。

　　1.4表面減反射膜生長技術

　　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。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從而提高電池的效率是目前的一個熱點課題，由于該技術牽涉到與后面的絲網(wǎng)印刷技術、電極漿料技術及燒結(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。