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1、快速扩散与丝网印刷制备多晶硅太阳电池,陶龙忠 沈辉 中山大学太阳能系统研究所 2008.06.07 国家高技术研究发展计划-863计划（2006AA05Z409）,提 纲,太阳电池产业化发展 连续式快速扩散设备的介绍 方块电阻与扩散温度和扩散时间的关系 快速扩散对方块电阻均匀性的影响 快速扩散形成的pn结 快速扩散对少子寿命的影响 与丝网印刷结合制备多晶硅太阳电池及性能分析,图1 近年来太阳电池的发展状况（来源于Photon杂志，2008年4月）,1. 太阳电池产业化发展,图3 从1999年至2007年不同种类的太阳电池产量百分比（来源于Photon杂志，2008年4月）,图2 2007年（2
2、006年）全球太阳电池产量分布（来源于Photon杂志，2008年4月）,从技术上说，国内的扩散工艺基本上全部采用常规管式扩散，扩散时间长，是整个生产工艺中的瓶颈，并且难以和后继工艺形成连续化生产线。国外研究机构非常重视快速扩散制备太阳电池的研究，并且成功将硅片的清洗腐蚀、扩散、沉积氮化硅薄膜、丝网印刷和烧结这些工艺完全整合成一条连续生产线，促进了规模化和产业化。目前，德国一些太阳电池企业已经开始定购这样的设备，采用连续式快速扩散炉来代替常规管式扩散炉，台时产量可达5600片。,图4 连续式快速扩散炉的截面图,2. 连续式快速扩散设备的介绍,图5 陶瓷绳传送带,表1 连续式快速扩散与常规管式扩
3、散的比较,试验采用Deutsche Solar的多晶硅片 参数为：156 mm156mm，24040m，P/boron， 0.52.0 ohmcm。 利用旋转涂源法进行涂源掺杂，掺杂液为磷酸溶液。将掺杂液中磷酸的含量提高到20以上，可以保证快速扩散方式为恒定源扩散。 对于连续式快速扩散，只需要调整扩散温度和扩散时间两个参数，就可得到确定的方块电阻值。,3. 方块电阻与扩散温度和扩散时间的关系,图6 方块电阻与扩散时间的关系,图7 方块电阻与扩散温度的关系,图7 扩散时间为300s时方块电阻与扩散温度的关系,尽管这种掺杂方式可得到极为均匀的pn结，但显而易见，对于工业化生产，单片旋转涂源法无法满
4、足大规模生产化要求。为此，我们改进了掺杂源和其它工艺，可以成批进行涂膜但又能保证均匀性，有望很快就能应用于实际生产中。,图 4 方块电阻的均匀性,4. 快速扩散对方块电阻均匀性的影响,5. 快速扩散形成的pn结,图410 采用霍尔测试仪和二次离子质谱仪测试的P杂质分布情况,6. 扩散温度对多晶硅少子寿命的影响,图5 在相同的扩散时间下不同的扩散温度对多晶硅片少子寿命的影响,(a)多晶硅片 (b)初始少子寿命（ 13.1s）,（c）860/300s（48.0s） （d）850/300s（52.3s）,（e）840/300s（53.5s） （f）830/300s（58.2s）,7. 与丝网印刷结合
5、制备太阳电池,采用两种规格和来源的多晶硅片制备多晶硅太阳电池： （1）156 mm156mm，24040m，P/boron，0.52.0 ohmcm，Deutsche Solar （2）125 mm125mm，30040m，P/boron，0.53.0 ohmcm，Solar world 制备工艺如下： 碱腐蚀去除硅片损伤层 涂膜掺杂 扩散(方块电阻为502 ohm/sq) 去除磷硅玻璃 沉积氮化硅薄膜 丝网印刷电极及烧结 激光去边结 测试,表2 标准条件下测试的5寸、6寸多晶硅光面电池性能参数,图7 5寸光面多晶硅太阳电池最高效率IV曲线,图8 6寸光面多晶硅太阳电池最高效率IV曲线,图9 LBIC对6寸多晶硅太阳电池的分析,结论 连续式快速扩散已经开始用于国外生产线。它不但可以在极短的时间内完成对硅片的扩散，而且制备出的发射极极为均匀。此外，在高温和快速扩散的条件下，硅片的少子寿命不但没有降低，反而有较大提高，充分说明这种扩散方式对多晶硅片还有良好的吸杂钝化作用。利用连续式快速扩散与丝网印刷等生产工艺制备两批多晶硅电池，其中5寸光面电池最高效率达到15.8%，平均效率为15.6，6寸光面电池最高效率达到15.5%，平均效率约为15.3，取得了良好效果。,谢谢！,
