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1、N型硅太阳能电池材料整理从理论上来讲，不管是硼掺杂的P型硅片或是磷掺杂的N型硅片都可以用来 制备太阳能电池，但是现在世界上大部分的晶体硅太阳能电池生产厂家都采用掺 硼的P型硅片生产太阳能电池。因为N型硅片制备的太阳能电池开路电压和填充 因子较低，并且长期使用或存放时N型硅片太阳能电池性能会有所退化，而在P 型硅片上形成N+发射结比在N型硅片上形成P+发射结在工业化生产上更容易实 现。目前主流工业化生产的 P 型硅太阳能电池转换效率已经可以稳定在 18%以 上，要想在不增加成本的情况下再提高效率已经非常困难，于是人们把眼光转向 少数载流子寿命比P型硅高的多的N型硅，并取得了很大进展。、N型硅的优
2、点P型硅太阳能电池具有转换效率高，技术成熟等优点，占有世界太阳能电池 产量的绝大部分。但在制造过程中，扩散制结工艺需要在温度约1000C进行， 工艺复杂，成品率低。而N型硅太阳能电池生产工艺可在200C以下进行。符合 低成本、高产量、高效率的要求。其次，相同电阻率的N型硅片的少数载流子寿命比P型硅片高。（注：少数 载流子寿命反映了太阳能电池表面和基体对光生载流子的复合程度，即反映了光 生载流子的利用程度，少数载流子寿命越高，太阳能电池的短路电流、开路电压 也会提高。是太阳能电池设计、生产的重要参数，但其会受到高温处理过程的影 响。）第三，N型硅片对金属污染的容忍度要高于P型硅片。二、N型硅片的
3、缺点N 型硅片制备的太阳能电池开路电压和填充因子较低。（注：填充因子是衡 量电池输出特性的重要指标，代表电池在最佳负载时所能输出的最大功率，其值 越大表明太阳能电池的输出特性越好。）由于N型硅片需要硼元素形成PN结，对 于P+发射结这样的太阳能电池结构表面复合严重，并且长期使用或存放时性能 会有所退化，而常规的表面钝化手段均无明显效果。但是 JBenick 等人利用 AI203作为钝化层获得了良好的钝化效果。他们采用PERL结构，在N型FZ硅片 上得到了 23.4%高转换率的太阳能电池，这也是N型硅太阳能电池的最高世界纪 录。有人利用非晶硅作钝化层也取得了很好的钝化效果。虽然N型CZ硅片是高
4、效太阳能电池的理想材料，但现在铸造多晶硅中含有较多的Cr和Fe,这两种金 属杂质对材料性能影响很大。三、N型硅太阳能电池的种类N型硅太阳能电池有很多种类，除了可以把发射结坐在正面、背面和双面外, 还可以做成SE、EWT、PERL、MWT和HIT等结构。目前除了美国SUN POWER公司 和日本三洋外，具有生产N型硅太阳能电池产业化生产能力的公司并不多，目前 国内有报道的有宁波的杉杉尤利卡太阳能科技发展有限公司。N型硅太阳能电池 转换效率平均只有16.5%。1、PCC太阳能电池美国SUN POWER公司利用点接触（PCC ）和丝网印刷技术，于2003年研制出新 一代背面点接触太阳能电池A-300
5、,转换效率为20%。通过进一步的改进，该电池 的效率已经达到21.5%，并实现了产业化生产。减反射般引6钝化层Qn型基片兮n4扩散层0金属电极（时接蝕孔3扩散层金嵐电极SUN POWER公司A-300结构示意图2、HIT异质结高效N型硅太阳能电池2000年日本三洋公司研制出10cm2采用HIT结构异质结太阳能电池。解决了以 往的缺陷。所谓HIT结构就是在P型氢化非晶硅和n型氢化非晶硅与n型硅衬底之间 增加一层非掺杂（本征）氢化非晶硅薄膜。采取该工艺措施后。改变了PN结的性能。 因而使转换效率达到20.7%，开路电压达到719mV ,并且全部工艺可以在200C以F实现。双面结构的HIT电池由于能
6、接收到来自地面的反射光，不论地面是否光滑，它都能发出比单面电池至少多8.1%的电能。三洋公司大规模工业化生产也获 得18.5%的效率。三洋公司在HIT太阳能电池的基础上，还推出了正反对称形的HIT双功率太阳能电池组件，这种组件能够利用正反两面的光照。和单侧光照射的构10nm20riJTi日本三洋HIT太阳能电池结构示意图尽管三洋公司已经取得如此高的效率，并实现了HIT的产业化，但有关于PECVD 沉积参数及详细制备过程却没有报道。世界各国实验组至今还没有一个能达到或 重复三洋公司如此好的实验结果。3、发射结钝化一全背场扩散(PERT)N型硅太阳能电池发射结钝化一全背场扩散太阳电池是赵建华博士在
7、澳大利亚新南威尔士大学 期间设计的一种N型硅太阳电池。面积为22cm2的N型FZ单晶硅太阳电池效率达 N21. 5%，PERT电池采用电阻率为0.9Qcm的FZ单晶硅片，正表面KOH腐蚀倒金 字塔结构，浅磷扩散形成前表面场(FSF)，背面浅硼扩散形成发射结，再在两面 生长高质量的SiO2钝化层，通过光刻工艺在前电极下实现重磷扩散，背电极的点 接触处实现重硼扩散。前电极采用电镀工艺镀银背电极热蒸发铝形成点接触结 构，最后前面沉积ZnS/MgF,双层减反射薄。这种结构的电池虽然效率不错，但 是比现在的P型硅生产工艺复杂，并不适合工业化生产。2006年赵建华等申请了 带有正面钝化N型扩散层的N型硅太
8、阳电池专利，并计划在中电三期工程中投入生 产。4、N+NP太阳电池2006年，J. Schmidt、A. G. Aberle等人利用几乎和现代工业化生产P型硅太 阳电池完全相同的方法制备出N NP太阳电池ll，实验室效率为19%(4cm前电极 为蒸铝电极)，产业化效率为17%(100cm2前电极为丝网印刷银电极)，在N型基片 上正面扩散磷形成N+层，背面发射结由丝网印刷铝浆烧结而成。值得指出的是这 种结构的电池发射结在背面，少数载流子的扩散长度至少要大于基片厚度，因此 对少子寿命要求很高。5、背接触背结(BC-BJ )太阳电池2008年德国Fraunhofer实验室的F. Granek，M.
9、Hermle等人提出背接触背结 太阳电池结构，在lQcmN型FZ硅片上得到了21. 3%效率”该电池结构采用 160gmN型硅片，首先正面制备金字塔结构，然后扩散磷形成N+前表面场(FSF)， 最后用SiO2钝化表面再镀SiNx减射膜，背面通过扩散阻挡层实现硼和磷的扩散， 形成P发射结和N+背表面场。电极都在背面，采用丝网印刷然后电镀的工艺完成。6、PERL太阳电池J. Be nick、B. Hoex等人采用PERL结构，基片采用1QcmN型FZ硅片，表面 制备倒金字塔陷光结构，正面扩散硼形成P发射结，然后在其上用Al 0作为钝化33层，上面沉积SiNx减反射膜。背面采用Si0钝化层，再在背电
10、极下面重扩散磷形2成N+背表面场，取得了 23.4%的N型硅最高转换效率。7、双面N型硅太阳电池双面N型硅太阳电池是Gamma Solar公司研发的一种新型结构。在N型CZ单晶硅 基底上，正面扩散硼形成P+发射结，背面扩散磷形成N+背表面场。详细的工艺目 前还无法知晓。该公司称在180|im厚、156mm X 156mm的N型硅片上两面效率均达 到了17%，并计划在2009年9月正式投产。阿特斯公司发明公开了一种基于N型硅片的黄铜矿类半导体薄膜异质结太 阳电池，包括依次叠层结合的受光面电极、透明导电层、P型黄铜矿半导体薄膜、N型晶体硅、NT + 背表面场和背金属电极，形成PNNT + 的异质结 结构。本发明的太阳电池具有更好的光谱响应，尤其是在紫外和可见光波段，从 而可以提升短路电流；且在正面可形成梯度带隙，类似于多结的堆叠效应，大幅 度地提升开路电压和填充因子；最终得到的太阳电池的转化效率在22%以上。中电电气（南京）光伏有限公司公开了一种N型硅太阳能电池，以N型直拉 单晶硅片（CZ）为基体，其特征是：N型直拉单晶硅片的正面设有随机正金字 塔绒面结构层，随机正金字塔绒面结构层上附设丝网印刷的金属电极；N型直拉 单晶硅片的的背面设有硼扩散制备的P型发射结层，在P型发射结层上附设丝网 印刷的金属电极。
