2.3 PN結(jié)的形成技術(shù)

    [1]發(fā)射區(qū)形成和磷吸雜

    對(duì)于高效太陽能電池，發(fā)射區(qū)的形成一般采用選擇擴(kuò)散，在金屬電極下方形成重雜質(zhì)區(qū)域而在電極間實(shí)現(xiàn)淺濃度擴(kuò)散，發(fā)射區(qū)的淺濃度擴(kuò)散即增強(qiáng)了電池對(duì)藍(lán)光的響應(yīng)，又使硅表面易于鈍化。擴(kuò)散的方法有兩步擴(kuò)散工藝、擴(kuò)散加腐蝕工藝和掩埋擴(kuò)散工藝。目前采用選擇擴(kuò)散，15×15cm2電池轉(zhuǎn)換效率達(dá)到16.4%，n++、n+區(qū)域的表面方塊電阻分別為20Ω和80Ω.

    對(duì)于Mc—Si材料，擴(kuò)磷吸雜對(duì)電池的影響得到廣泛的研究，較長時(shí)間的磷吸雜過程（一般3～4小時(shí)），可使一些Mc—Si的少子擴(kuò)散長度提高兩個(gè)數(shù)量級(jí)。在對(duì)襯底濃度對(duì)吸雜效應(yīng)的研究中發(fā)現(xiàn)，即便對(duì)高濃度的襯第材料，經(jīng)吸雜也能夠獲得較大的少子擴(kuò)散長度（大于200微米），電池的開路電壓大于638mv, 轉(zhuǎn)換效率超過17％。

    [2]背表面場(chǎng)的形成及鋁吸雜技術(shù)

    在Mc—Si電池中，背p+p結(jié)由均勻擴(kuò)散鋁或硼形成，硼源一般為BN、BBr、APCVD SiO2：B2O8等，鋁擴(kuò)散為蒸發(fā)或絲網(wǎng)印刷鋁，800度下燒結(jié)所完成，對(duì)鋁吸雜的作用也開展了大量的研究，與磷擴(kuò)散吸雜不同，鋁吸雜在相對(duì)較低的溫度下進(jìn)行。其中體缺陷也參與了雜質(zhì)的溶解和沉積，而在較高溫度下，沉積的雜質(zhì)易于溶解進(jìn)入硅中，對(duì)Mc—Si產(chǎn)生不利的影響。到目前為至，區(qū)域背場(chǎng)已應(yīng)用于單晶硅電池工藝中，但在多晶硅中，還是應(yīng)用全鋁背表面場(chǎng)結(jié)構(gòu)。

    [3]雙面Mc—Si電池

    Mc—Si雙面電池其正面為常規(guī)結(jié)構(gòu)，背面為N＋和P＋相互交叉的結(jié)構(gòu)，這樣，正面光照產(chǎn)生的但位于背面附近的光生少子可由背電極有效吸收。背電極作為對(duì)正面電極的有效補(bǔ)充，也作為一個(gè)獨(dú)立的栽流子收集器對(duì)背面光照和散射光產(chǎn)生作用，據(jù)報(bào)道，在AM1.5條件下，轉(zhuǎn)換效率超過19％。

2.4 表面和體鈍化技術(shù)

    對(duì)于Mc—Si，因存在較高的晶界、點(diǎn)缺陷（空位、填隙原子、金屬雜質(zhì)、氧、氮及他們的復(fù)合物）對(duì)材料表面和體內(nèi)缺陷的鈍化尤為重要，除前面提到的吸雜技術(shù)外，鈍化工藝有多種方法，通過熱氧化使硅懸掛鍵飽和是一種比較常用的方法，可使Si-SiO2界面的復(fù)合速度大大下降，其鈍化效果取決于發(fā)射區(qū)的表面濃度、界面態(tài)密度和電子、空穴的浮獲截面。在氫氣氛中退火可使鈍化效果更加明顯。采用PECVD淀積氮化硅近期正面十分有效，因?yàn)樵诔赡さ倪^程中具有加氫的效果。該工藝也可應(yīng)用于規(guī)?；a(chǎn)中。應(yīng)用Remote PECVD Si3N4可使表面復(fù)合速度小于20cm/s。
    3 工業(yè)化電池工藝

    太陽電池從研究室走向工廠，實(shí)驗(yàn)研究走向規(guī)模化生產(chǎn)是其發(fā)展的道路，所以能夠達(dá)到工業(yè)化生產(chǎn)的特征應(yīng)該是：

    [1]電池的制作工藝能夠滿足流水線作業(yè)；

    [2]能夠大規(guī)模、現(xiàn)代化生產(chǎn)；

    [3]達(dá)到高效、低成本。

    當(dāng)然，其主要目標(biāo)是降低太陽電池的生產(chǎn)成本。目前多晶硅電池的主要發(fā)展方向朝著大面積、薄襯底。例如，市場(chǎng)上可見到125×125mm2、150×150mm2甚至更大規(guī)模的單片電池，厚度從原來的300微米減小到目前的250、200及200微米以下。效率得到大幅度的提高。日本京磁（Kyocera）公司150×150的電池小批量生產(chǎn)的光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到17.1%，該公司1998年的生產(chǎn)量達(dá)到25.4MW。

   （1）絲網(wǎng)印刷及其相關(guān)技術(shù)

    多晶硅電池的規(guī)?；a(chǎn)中廣泛使用了絲網(wǎng)印刷工藝，該工藝可用于擴(kuò)散源的印刷、正面金屬電極、背接觸電極，減反射膜層等，隨著絲網(wǎng)材料的改善和工藝水平的提高，絲網(wǎng)印刷工藝在太陽電池的生產(chǎn)中將會(huì)得到更加普遍的應(yīng)用。

    a.發(fā)射區(qū)的形成

    利用絲網(wǎng)印刷形成PN結(jié)，代替常規(guī)的管式爐擴(kuò)散工藝。一般在多晶硅的正面印刷含磷的漿料、在反面印刷含鋁的金屬漿料。印刷完成后，擴(kuò)散可在網(wǎng)帶爐中完成（通常溫度在900度），這樣，印刷、烘干、擴(kuò)散可形成連續(xù)性生產(chǎn)。絲網(wǎng)印刷擴(kuò)散技術(shù)所形成的發(fā)射區(qū)通常表面濃度比較高，則表面光生載流子復(fù)合較大，為了克服這一缺點(diǎn)，工藝上采用了下面的選擇發(fā)射區(qū)工藝技術(shù)，使電池的轉(zhuǎn)換效率得到進(jìn)一步的提高。

    b.選擇發(fā)射區(qū)工藝

    在多晶硅電池的擴(kuò)散工藝中，選擇發(fā)射區(qū)技術(shù)分為局部腐蝕或兩步擴(kuò)散法。局部腐蝕為用干法（例如反應(yīng)離子腐蝕）或化學(xué)腐蝕的方法，將金屬電極之間區(qū)域的重?cái)U(kuò)散層腐蝕掉。最初，Solarex應(yīng)用反應(yīng)離子腐蝕的方法在同一臺(tái)設(shè)備中，先用大反應(yīng)功率腐蝕掉金屬電極間的重?fù)诫s層，再用小功率沉積一層氮化硅薄膜，該膜層發(fā)揮減反射和電池表面鈍化的雙重作用。在100cm2的多晶上作出轉(zhuǎn)換效率超過13％的電池。在同樣面積上，應(yīng)用兩部擴(kuò)散法，未作機(jī)械絨面的情況下轉(zhuǎn)換效率達(dá)到16％。

    c.背表面場(chǎng)的形成

    背PN結(jié)通常由絲網(wǎng)印刷A漿料并在網(wǎng)帶爐中熱退火后形成，該工藝在形成背表面結(jié)的同時(shí)，對(duì)多晶硅中的雜質(zhì)具有良好的吸除作用，鋁吸雜過程一般在高溫區(qū)段完成，測(cè)量結(jié)果表明吸雜作用可使前道高溫過程所造成的多晶硅少子壽命的下降得到恢復(fù)。良好的背表面場(chǎng)可明顯地提高電池的開路電壓。

    d.絲網(wǎng)印刷金屬電極

    在規(guī)?；a(chǎn)中，絲網(wǎng)印刷工藝與真空蒸發(fā)、金屬電鍍等工藝相比，更具有優(yōu)勢(shì)，在目前的工藝中，正面的印刷材料普遍選用含銀的漿料，其主要原因是銀具有良好的導(dǎo)電性、可焊性和在硅中的低擴(kuò)散性能。經(jīng)絲網(wǎng)印刷、退火所形成的金屬層的導(dǎo)電性能取決于漿料的化學(xué)成份、玻璃體的含量、絲網(wǎng)的粗糟度、燒結(jié)條件和絲網(wǎng)版的厚度。八十年度初，絲網(wǎng)印刷具有一些缺陷，ⅰ)如柵線寬度較大，通常大于150微米；ⅱ)造成遮光較大，電池填充因子較低；ⅲ)不適合表面鈍化，主要是表面擴(kuò)散濃度較高，否則接觸電阻較大。目前用先進(jìn)的方法可絲網(wǎng)印出線寬達(dá)50微米的柵線，厚度超過15微米，方塊電阻為2.5~4mΩ，該參數(shù)可滿足高效電池的要求。有人在15×15平方厘米的Mc—Si上對(duì)絲網(wǎng)印刷電極和蒸發(fā)電極所作太陽電池進(jìn)行了比較，各項(xiàng)參數(shù)幾乎沒有差距。

4 結(jié)束語

    多晶硅電池的制作工藝不斷向前發(fā)展，保證了電池的效率不斷提高，成本下降，隨著對(duì)材料、器件物理、光學(xué)特性認(rèn)識(shí)的加深，導(dǎo)致電池的結(jié)構(gòu)更趨合理，實(shí)驗(yàn)室水平和工業(yè)化大生產(chǎn)的距離不斷縮小。絲網(wǎng)印刷和埋柵工藝為高效、低成本電池發(fā)揮了主要作用，高效Mc—Si電池組件已大量進(jìn)入市場(chǎng)，目前的研究正致力于新性薄膜結(jié)構(gòu)、廉價(jià)襯底上的電池等，面對(duì)用戶，我們需要作的工作是實(shí)現(xiàn)更大批量的、低成本的生產(chǎn)，愿我們更加努力實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。