【文章內(nèi)容簡介】 開路電壓的分布測量是檢驗(yàn)該問題的有效方法，如邊緣刻蝕不足，則接近邊緣區(qū)域時(shí)，開路電壓會降低很大（甚至低到 200mV）； 而正常情況下，該下降應(yīng)比較小。33鈍化減反膜的作用和要求 　　l表面平整的硅片在很寬的波長范圍（ 400～1050nm） 內(nèi)對入射光的反射均高于 30%。該反射可以通過表面絨面來降低。但是，一方面，金字塔絨面只能在特定取向（接近 100晶向）的硅片上實(shí)現(xiàn)，減反的效果只能低到接近 10%；另一方面，對于不適合于絨面制備的硅片、因其它考慮要求平表面硅片的電池或?yàn)榱诉M(jìn)一步降低反射，需要在硅片表面制備一層或多層介質(zhì)膜。34l介質(zhì)膜的種類及制備方法有多種，比如真空加熱沉積、化學(xué)氣相沉積、絲網(wǎng)印刷、濺射、電子束蒸發(fā)、離心甩膠甚至噴鍍等等。考慮到介質(zhì)膜的質(zhì)量及生產(chǎn)成本，最常用的減反介質(zhì)膜是氮化硅和二氧化鈦，前者主要采用化學(xué)氣相沉積，而后者主要采用噴鍍、化學(xué)氣相沉積和絲網(wǎng)印刷。35l太陽電池制作中對于介質(zhì)膜的要求是： 折射率 為～ 。我 們 注意到，若 選擇 適當(dāng)?shù)慕?質(zhì)層 厚度和折射率可以將某一特定波 長 的入射光反射降低到零。然而，太陽光的光 譜 范 圍 包含 許 多各種不同的波 長 ，零反射條件的 選擇 只能 針對 某一波 長 ，其它波 長 的光的反射會隨與此特定波 長 的偏離的增大而增加。因此， 減反介質(zhì)層的設(shè)計(jì)要根據(jù)太陽光波長的分布特征和硅材料的吸收特點(diǎn)而作總體考慮?；谶@些考慮，對于 折射率 為 ～ 質(zhì)層 ， 厚度為 80nm左右。這也是為什么生產(chǎn)出來的太陽電池看起來是藍(lán)色的，因?yàn)檩^短波長的光比較長波長的光的反射要多。36l當(dāng)然，在實(shí)驗(yàn)室一般可以采用多層減反膜以使入射太陽光中多個(gè)波長光的反射均降為零，在這種情況下，太陽電池看起來是黑色或深綠色的。通常在大規(guī)模生產(chǎn)中，由于成本的考慮，只采用一層減反膜。l原則上，減反介質(zhì)膜可以在生產(chǎn)過程中的不同階段制備。以前，人們?yōu)榱吮苊庖驗(yàn)橹苽涞臏p反膜需要耐高溫以及減小由此導(dǎo)致的污染，通常將減反介質(zhì)膜的制備安排在生產(chǎn)過程中的最后一步。然而，這種安排的問題是需要將金屬柵線上用于焊接區(qū)域的減反介質(zhì)膜去除以便封裝過程中的焊接。37l近年來，由于所選擇的減反介質(zhì)膜材料的耐高溫和無污染特性，以及由于可以經(jīng)過燒結(jié)穿透介質(zhì)膜實(shí)現(xiàn)歐姆接觸的絲網(wǎng)印刷金屬漿料的開發(fā)，減反介質(zhì)膜材料的制備已被安排在生產(chǎn)過程的中間環(huán)節(jié)。l新型絲網(wǎng)印刷金屬漿料和與之相適應(yīng)的可以通過燒結(jié)穿透實(shí)現(xiàn)歐姆接觸的減反介質(zhì)膜沉積技術(shù)的開發(fā)是過去 20多年來絲網(wǎng)印刷太陽電池技術(shù)中最重要的進(jìn)展。其關(guān)鍵點(diǎn)是通過燒結(jié)穿透實(shí)現(xiàn)與N型擴(kuò)散區(qū)的歐姆接觸而同時(shí)又不會損壞附近的結(jié)區(qū)。38l當(dāng)絲網(wǎng)印刷在 30多年以前被用于太陽電池的生產(chǎn)時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)良好的歐姆接觸而又要保證在后續(xù)的燒結(jié)過程中金屬不會穿透到結(jié)區(qū)，磷擴(kuò)散得比較濃而結(jié)又比較深。因此，過去幾十年以來，絲網(wǎng)印刷太陽電池均采用濃度較高結(jié)比較深的擴(kuò)散條件。而在絲網(wǎng)印刷之前進(jìn)行減反膜沉積的新型工藝的采用可以使后續(xù)的燒結(jié)過程中金屬在硅片里的穿透做到盡可能地小。這有兩方面的好處：可以采用較淺的擴(kuò)散結(jié)以及使燒結(jié)后硅和金屬的接觸面靠近硅片表面。對于金屬穿透比較小的情況，因越靠近硅片表面，磷擴(kuò)散濃度越高，串聯(lián)電阻就越低。而對于結(jié)比較淺的情況，在發(fā)射區(qū)因光的吸收產(chǎn)生的電子空穴對的收集幾率相對較大。 39擴(kuò)散工藝及控制要點(diǎn) 　　l由于硅太陽電池實(shí)際生產(chǎn)中均采用 P型硅片，因此需要形成 N型層才能得到 PN結(jié)，這通常是通過在高溫條件下利用磷源擴(kuò)散來實(shí)現(xiàn)的。這種擴(kuò)散工藝包括兩個(gè)過程：首先是硅片表面含磷薄膜層的沉積，然后是含磷薄膜層中的磷在高溫條件下往 P型硅片里的擴(kuò)散。40l在高溫?cái)U(kuò)散爐里，汽相的 POCl3（ phosphorusoxychloride）或 PBr3（ phosphorustribromide）首先在硅表面形成 P2O5（ phosphoruspentoxide）；然后，其中的磷在高溫作用下往硅片里擴(kuò)散。l擴(kuò)散過程結(jié)束后，通常利用 “四探針法 ”對其方塊電阻進(jìn)行測量以確定擴(kuò)散到硅片里的磷的總量。對于絲網(wǎng)印刷太陽電池來說，方塊電阻一般控制在 4050?/?。l發(fā)射結(jié)擴(kuò)散通常被認(rèn)為是太陽電池制作的最關(guān)鍵的工藝步驟。擴(kuò)散太濃，會導(dǎo)致短路電流降低（特別是短波長光譜響應(yīng)很差，當(dāng)擴(kuò)散結(jié)過深時(shí)，該效應(yīng)還會加?。?；擴(kuò)散不足，會導(dǎo)致橫向傳輸電阻過大，同樣還會引起金屬化時(shí)硅材料與絲網(wǎng)印刷電結(jié)之間的歐姆接觸效果。 41l導(dǎo)致少數(shù)載流子壽命降低的原因還包括擴(kuò)散源的純度、擴(kuò)散爐的清潔程度、進(jìn)爐之前硅片的清潔程度甚至在熱擴(kuò)散過程中硅片的應(yīng)力等。l擴(kuò)散結(jié)的質(zhì)量同樣依賴于擴(kuò) 散工藝 參數(shù)，如擴(kuò)散的最高溫度、處于最高溫度的時(shí)間、升降溫的快慢（直接影響硅片上的溫度梯度所導(dǎo)致的應(yīng)力和缺陷）。當(dāng)然，大量的研究表明，對于具有 600mV左右開路電壓的絲網(wǎng)印刷太陽電池，這種應(yīng)力不會造成負(fù)面影響，實(shí)際上有利于多晶情況時(shí)的吸雜過程。42l發(fā)射結(jié)擴(kuò)散的質(zhì)量對太陽電池電學(xué)性能的影響反映在串聯(lián)電阻從而在填充因子上：（ 1）光生載流子在擴(kuò)散形成的 n－型發(fā)射區(qū)是多數(shù)載流子，在這些電子被金屬電極收集之前需要經(jīng)過橫向傳輸，傳輸過程中的損失依賴于 n－型發(fā)射區(qū)的橫向電阻；（ 2）正面絲網(wǎng)印刷金屬電極與 n－型發(fā)射區(qū)的電接觸，為了避免形成 Schottky勢壘或其它接觸電阻效應(yīng)而得到良好的歐姆接觸，要求n－型發(fā)射區(qū)的摻雜濃度要高。l擴(kuò)散結(jié)的深度同樣也很關(guān)鍵，因?yàn)闊Y(jié)后金屬電極要滿足一定的機(jī)械強(qiáng)度，如果結(jié)太淺，燒結(jié)后金屬會接近甚至到達(dá)結(jié)的位置，會導(dǎo)致結(jié)的短路。43l太陽光譜中，不同波長的光有不同的穿透深度，也就是說不同波長的光在硅材料里的不同深度被吸收。波長越短的光，越在靠近表面的區(qū)域被吸收。在 n－型區(qū)空穴是少數(shù)載流子，在 p－型區(qū)電子是少數(shù)載流子，每個(gè)光子在吸收處產(chǎn)生一對電子－空穴對，由于 PN結(jié)內(nèi)建電場的作用， n－型區(qū)的空穴和 p－型區(qū)的電子分別擴(kuò)散到 PN結(jié)附近然后被分離到另一側(cè)成為多數(shù)載流子。44l因光子被吸收后所產(chǎn)生的電子和空穴（光生載流子）需要擴(kuò)散一定的距離才能到達(dá) PN結(jié)附近，在這一擴(kuò)散過程中，有些載流子可能會因?yàn)閺?fù)合而消失從而導(dǎo)致短路電流的降低。通常，利用