多晶硅太陽能電池文獻(xiàn)翻譯中英文對(duì)照-資料下載頁
2024-12-06 05:17本頁面
【導(dǎo)讀】materials;morethan16%cellefficiency.
【正文】 之內(nèi)完成，采用該工藝在 100 平方厘米的多晶硅片上作出的電池轉(zhuǎn)換效率超過14％。據(jù)報(bào)道，目前在 50～ 60 微米多晶硅襯底上制作的電池效率超過 16％。利用機(jī)械刻槽、絲網(wǎng)印刷技術(shù)在 100 平方厘米多晶上效率超過 17％，無機(jī)械刻槽在同樣面積上效率達(dá)到 16％，采用埋柵結(jié)構(gòu)，機(jī)械刻槽在 130 平方厘米的多晶上電池效率達(dá)到 ％。 下面從兩個(gè)方面對(duì)多晶硅電池的工藝技術(shù)進(jìn)行討論。 實(shí)驗(yàn)室高效電池工藝 實(shí)驗(yàn)室技術(shù)通常不考慮電池制作的成本和是否可以大規(guī)?；a(chǎn)，僅僅研究達(dá)到最高效率的方法和途徑，提供特定材料和工藝所能夠達(dá)到的極限。 對(duì)于光吸收主要是： （ 1）降低表面反射； （ 2）改變光在電池體內(nèi)的路徑； （ 3）采用背面反射。 對(duì)于單晶硅，應(yīng)用各向異性化學(xué)腐蝕的方法可在（ 100）表面制作金字塔狀的絨面結(jié)構(gòu)，降低表面光反射。但多晶硅晶向偏離（ 100）面，采用上面的方法無法作出均勻的絨面，目前采用下列方法 : （ 1） 激光刻槽 用激光刻槽的方法可在多晶硅表面制作倒金字塔結(jié)構(gòu)，在 500～ 900nm 光譜范圍內(nèi)，反射率為 4～ 6％，與表面制作雙層減反射膜相當(dāng)。而在（ 100）面單晶硅化學(xué)制作絨面的反射率為 11％。用激光制作絨面比在光滑面鍍雙層減反射膜層（ ZnS/MgF2）電池的短路電流要提高 4％左右，這主要是長(zhǎng)波光（波長(zhǎng)大于 800nm）斜射進(jìn)入電池的原因。激光制作絨面存在的問題是在刻蝕中，表面造成損傷同時(shí)引入一些雜質(zhì)，要通過化學(xué)處理去除表面損傷層。該方法所作的太陽電池通常短路電流較高，但開路電壓不太高，主要原因是電池表面積增加，引起復(fù)合電流提高。 （ 2） 化學(xué)刻槽 應(yīng)用掩膜（ Si3N4 或 SiO2）各向同性腐蝕，腐蝕液可為酸性腐蝕液，也可為濃度較高的氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液，該方法無法形成各向異性腐蝕所形成的那種尖無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（英文翻譯） 7 錐狀結(jié)構(gòu)。據(jù)報(bào)道，該方法所形成的絨面對(duì) 700～ 1030 微米光譜范圍有明顯的減反射作用。但掩膜層一般要在較高的溫度下形成，引起多晶硅材料性能下降，特別對(duì)質(zhì)量較低的多晶材料，少子壽命縮短。應(yīng)用該工藝在 225 平方米 的多晶硅上所作電池的轉(zhuǎn)換效率達(dá)到 %。掩膜層也可用絲網(wǎng)印刷的方法形成。 （ 3） 反應(yīng)離子腐蝕（ RIE） 該方法為一種無掩膜腐蝕工藝，所形成的絨面反射率特別低，在 450～ 1000 微 米光譜范圍的反射率可小于 2％。僅從光學(xué)的角度來看，是一種理想的方法，但存在的問題是硅表面損傷嚴(yán)重，電池的開路電壓和填充因子出現(xiàn)下降。 （ 4） 制作減反射膜層 對(duì)于高效太陽電池，最常用和最有效的方法是蒸鍍 ZnS/MgF2 雙層減反射膜，其最佳厚度取決于下面氧化層的厚度和電池表面的特征，例如，表面是光滑面還是絨面，減反射工藝也有蒸鍍 Ta2O5, PECVD 沉積 Si3N3等。 ZnO 導(dǎo)電膜也可作為減反材料。 在高效電池的制作中，金屬化電極必須與電池的設(shè)計(jì)參數(shù)，如表面摻雜濃度、PN 結(jié)深，金屬材料相匹配。 實(shí)驗(yàn)室電池一般面積比較?。娣e小于 4 平方厘米 ），所以需要細(xì)金屬柵線（小于 10 微米），一般采用的方法為光刻、電子束蒸發(fā)、電子鍍。工業(yè)化大生產(chǎn)中也使用電鍍工藝，但蒸發(fā)和光刻結(jié)合使用時(shí)，不屬于低成本工藝技術(shù)。 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，電池轉(zhuǎn)換效率達(dá)到 %， 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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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 條件下，轉(zhuǎn)換效率超過 19％。 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（英文翻譯） 8 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 SiSiO2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。
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