高方阻与烧结匹配实验情况

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1、王俊其高方阻与烧结匹配实验情况W23Just Used in Trina引言：1. 太阳能电池片的浅结结构是实现高效太阳能电池的有效途 径之一；通常所说的浅结是指太阳能电池pn结结深小于 0.3um；利用浅结可以显著的降低太阳能电池片表面的少 数载流子复合速度，提高短波段的光谱响应。 2. 在既定方阻的阻值和SI3N4膜厚情况下，怎样降低电池片 的串联电阻，提高电池片的转换因子,提高开路电压和短 路电流，是优化烧结炉各项参数的主要动力，通过L9实验 我们找出其中一组，在进一步进行优化，从而确保电池片 的各项参数最优化，进而达到提高效率的可能性。23目录Just Used in Trina1.影

2、响电池片的相关参数；2.扩散及其相关；3.烧结及其相关；4.高阻与烧结匹配；1.影响电池片的相关参数1）开路电压（Uoc）； 2）短路电流（Isc）； 3）填充因子（FF）； 4）串联电阻（Rs）； 5）并联电阻（Rsh）；Just Used in Trina41.1影响Voc的因素Io为饱和电流， Io 1/NsLn。 Ns：掺杂浓度。 Ln：扩散长度。 影响Voc的主要因素为饱和电流Io和温度T，而饱和电 流与掺杂浓度和扩散长度都有关系。 掺杂浓度是由扩散工序决定，掺杂浓度越高Voc越 大。 扩散长度与硅材料体质量、表面钝化、以及掺杂浓度 有关，也就是说Voc还受到材料质量、PECVD镀膜

3、质 量、以及烧结质量影响。 温度越高Voc越小。1.2影响Isc的因素影响Isc的因素主要有： 电池面积：电池面积越大，Isc越大。 光强：光强越强，Isc越大。 光谱的响应：能吸收的光谱范围越广，激发的光生载 流子越多，Isc越大。 广的吸收特性：广吸收的越大，激发的光生载流子越 多，Isc越大。所以制绒的好坏和PECVD镀膜的好坏对 电流的影响较大。 载流子的收集特性：载流子的收集特性与pn结的质 量、材料体质量、表面钝化好坏有关。所以，扩散的 好坏会影响电流，材料扩散长度的大小、PECVD镀膜 质量好坏和烧结质量的好坏都会影响Isc的大小。1.3影响FF的因素影响FF的主要因素是Rs和R

4、sh，Rs越小FF越大，Rsh越大，FF越大。串联电阻对FF的影响并联电阻对FF的影响1.4影响Rs的因素Rs主要有以下几个组成部分： P型基体电阻：主要与基体的掺杂浓度和基体厚度有 关。 N型重掺层电阻：主要与扩散浓度有关，在太阳电池 掺杂浓度范围内，扩散浓度越大，n型层电阻越小。 电极和硅片的接触电阻：接触电阻受n型层和p型层掺 杂浓度影响较大，掺杂浓度越高，接触电阻越小。N 型层的掺杂浓度受扩散影响，p型层的掺杂浓度除与基 体掺杂浓度有关外，还与银铝浆的特性有关。另外， 接触电阻受烧结的影响较大，烧结不好，前电极没能 烧穿SiNx层，或者AgSi合金形成的不好都会影响接 触电阻的大小。

5、电极的金属电阻：这与Ag浆、Al浆和AgAl浆的本来特 性，以及烧结的质量有关。1.5影响Rsh的因素影响Rsh的因素主要有： 电池边缘漏电：这主要是刻蚀不够，或者是过刻导致。 pn结漏电：扩散前，硅片如果表面有沾污，沾污的地 方可能没扩散到，这中情况就能导致漏电。烧结温度过高 ，导致pn结烧穿也会导致漏电。 复合影响：包括表面复合和体复合。2.扩散及其相关2.1扩散的概念； 2.2扩散机构； 2.3影响硅太阳电池扩散的因素； 2.4结深的影响； 2.5结深的对比 2.6高阻Just Used in Trina10112.1扩散的概念完全混合部分混合时间加入染料水扩散(diffusion):由

6、构成物质的微粒(离子、原子、分子)的热运动而产生的物质迁移现象称为扩散。扩散的宏观表现是物质的定向 输送。2.2扩散机构替位式扩散机构 这种杂质原子或离子大小与Si原子大小差别不大，它沿着硅晶体内 晶格空位跳跃前进扩散，杂质原子扩散时占据晶格格点的正常 位置，不改变原来硅材料的晶体结构。硼、磷、砷等是此种方 式。填隙式扩散机构 这种杂质原子大小与Si原子大小差别较大，杂质原子进入硅晶体后 ，不占据晶格格点的正常位置，而是从一个硅原子间隙到另一 个硅原子间隙逐次跳跃前进。镍、铁等重金属元素等是此种方 式。122.3影响硅太阳电池扩散的因素13 片源（成分、结构等） 温度 时间 气体流量（浓度梯度

7、） 洁净度 其他反应温度 反应时间 气体流量 淀积温度 掺杂浓 度 结深 2.4结深的影响Just Used in Trina141)浅结死层小，电池短波响应好；而浅结引起串联电阻增加，填充因子下降； 增加了工艺难度;2)结深太深，死层比较明显，如果扩散浓度太大，则引起重掺杂效应，使电池开路电压和短路电流均下降;3)在一定范围内，Eg随结深增大，超出范围后，趋势相反4)结深影响载流子收集效率2.5结深的对比15常规方阻结深高阻结深结深 12345678910平均值(nm)常规方阻360371370359448457353358393371384 高阻3072573614093633093353

8、32324393339 Si AbsorberSi3N4epoxy resin adhesiveSi AbsorberSi3N4epoxy resin adhesive2.6高阻高方阻能够产生较大的短路电流主要是两点： 1)高方阻意味着浅结，可以提高电池的短波响应，进而提高短路电流； 2)和普通方阻相比，高阻的表面掺杂浓度要低一些，表面复合导致的暗电 流也会减小，因此短路电流也会提高。16提高短波内量子效应3.烧结及其相关17Contact FormationCo-Firing Process18相关成分的作用191.Role of Silver in the Frond 2.高方阻工艺DOE

9、L9实验; 3.丝网烧结DOE实验-因子选择; 4.丝网烧结DOE实验-L9试验;26因子选择与控制：可控因子选择 气流：N2,POCL3,O2中选择POCL3作为key factor，以控制磷的掺杂总量和均匀性； 温度：温度影响磷的掺杂总量，浓度分布，作为key factor； 时间：淀积时间，推进时间影响磷的掺杂总量，浓度分布，作为key factor ； 压强：由于压强的波动相对于其绝对值非常小，对制程影响将较小；噪声因子控制 片源：通过等份混片，保证片源一致； 时效：技术员全程跟踪，尽量减少硅片的滞留时间； 机台：保证路径一样；高方阻工艺DOE因子选择第一组试验： 对以上可控因子进行田

10、口设计，生成L9试验方案,找出最佳方案-E3：第二组试验： 根据第一组试验结果，进行第二组试验确定时间，试验方案为全因子设计，找出最佳方案-E6注：时间为淀积时间+推进时间，试验组别试验组别主反应应温度()POCL3流量(sccm)时间时间 (m) E183075014+12 E283095018+16 E3830110022+20 E485075018+16 E585095022+20 E6850110014+12 E787075022+20 E887095014+12 E9870110018+16试验组试验组 别别淀积时间积时间 (m)推进时间进时间 (m) POCL3流量(sccm) 主

11、反应应温度()E116141000830 E216161000830 E316181000830 E418141000830 E518161000830 E618181000830 E720141000830 E820161000830 E920181000830高方阻工艺DOEL9实验丝网烧结DOE实验-因子选择29因子选择与控制：可控因子选择： 温度：烘干温度(DryerT1/T2/T3/T4)；烧结温度(Firing T1/T2/T3/T4/T5/T6), 各温区对烧结起到特定的作用, 烧结区T4/T5/T6为影响烧结效果的主要因子, 气流：温场控制气流,排风,冷却气流(确保温场无波动,

12、调节后反应滞后-小于2,设定) 冷却水:确保冷却效果,设定 时间：烧结炉经过时间(决定产量, 设定速度230inch/min)噪声因子控制： 片源：通过等份混片，保证片源一致； 时效：技术员全程跟踪，尽量减少硅片的滞留时间； 机台：保证路径一样； 环境: 环境温度,冷却水温度,外围排风丝网烧结DOE实验-L9试验30选取主烧结温度T4/T5/T6进行田口设计,生成L9试验方案,得到最佳温度组合Recipe5根据第一组试验结果,重新设计第二组试验方案,得到最佳温度组合Recipe5据第2组实验结果,进行T4/T5/T6的部分因子优化,得到各机台的最佳烧结温度第一组试验：第二组试验：案例：3电池丝

13、网6线烧结优化31lotUmppImppUocIscRsRshFFNCellCOUNTRSHEFFVMPFRN4FRN5FRN610.51427.9990.62168.5170.0035886.7077.67916.90%551 69083587020.50958.0160.62228.5360.0043389.6976.88716.78%55 69084588030.49797.9270.62108.5240.0065385.2174.56516.22%55 169085589040.5106747.9300.62018.4670.0040985.2077.12616.64%55 70083

14、588050.5017387.9450.62058.5010.0055879.1275.56516.38%54 70084589060.5093917.9890.62158.5240.0043377.0276.81616.72%552 70085587070.5050427.9540.62118.5080.0052187.3776.01216.51%55 71083589080.5102887.9710.62138.5080.0042482.0876.94116.71%55 71084587090.5022597.9280.61958.4880.0053786.6575.71516.36%69 710855880电池转换效率大幅提升升0.55升1.78升1.02降1.00 降0.23升26.7升8.23降18.2升3.69% 工序标准化贡献0.15 高阻贡献0.17 88nm膜厚贡献0.18 电性能提升：转换效率从开线时16.30提高至目前16.80;Alternative OptionCHINAJAPANKOREAU.S.A.SWITZERLANDGERMANYITALYSPAINJust Used in Trina