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文档简介

1、激光掺杂制备晶体硅太阳电池研究展 摘自电工技术报内容:v 下列因素激光掺杂效果的影响: 1,激光能量密度 2,激光脉冲个数 3,激光波长 4,材料表面织构与否 激光掺杂的效果，诸如 pn 结结深，方块电阻，杂质的分布等与激光能量密度、激光脉冲个数、激光波长和材料表面织构与否有密切的关系。激光掺杂的优势v 相比于传统工艺：1，激光掺杂技术简单快速，应用于室温环境；2，减少了整体太阳电池的热效应，更适合于加工薄的硅衬底（150um以下）；3，结合激光掺杂发射极和激光掺杂背电场技术，晶体硅太阳电池的效率可以超过20%。 激光掺杂就是应用能量接近衬底熔融阈值的激光脉冲，轰击杂质原子，利用激光的高能量密

2、度，将杂质原子掺杂到硅的电活性区域。掺杂源 ： 1气体； 2液体； 3固体。原理：v 激光脉冲（脉宽微秒或纳秒量级）熔融硅表面，杂质渗透融化和固化的循环过程，掺杂源进入到硅的顶层融化的顶层都会向下外延，液态和固态的交界面移回表面固化后，掺杂原子取代硅原子的位置激光掺杂背电场（波长355nm)v 激光能量密度v 当激光能量密度高于熔融阈值时，熔融深度随激光能量密度提高迅速加深，说明很容易获得深结重掺杂区域激光功率对掺杂浓度和掺杂深度的影响v 工作波长为 355nm，重复频率 34kHz 的 Nd3+:YAG 激光器v v 355 nm 波长的光 掺杂原子位于表面下0.05 um 激光功率越高，掺

3、杂越深，同一深度的掺杂浓度越大。v然而，当输出功率超过 0.5 W 时，掺杂原子量趋近于常量。v 继续增大激光功率，方块电阻又开始增加，这是因为过大的激光能量使之前掺杂的硅材料熔融。波长为 1064 nm 的 Nd:YVO4激光器v 随着激光脉冲数量的增加，方块电阻显著减小，硼掺杂的深度明显加深，说明了激光掺杂杂质激活率高，大部分的掺杂原子是晶体硅原子的替位原子。 v v 当脉冲数量在 50 个以上时，掺杂浓度甚至可以明显超过溶解极限，实现区域的重扩散。激光波长v 表面织构v 采用没有织构表面金字塔和有织构金字塔的样品进行激光掺杂的对比。选取四组区别仅在于表面织构与否和之前扩散发射极的方块电阻大小（75 或者 110 ）的样品；v表面之前进行过织构，方块电阻明显降低。这是由于在织构过的表面具有良好的陷光效果，可以获得更加有效的激光耦合。v除此之外，也有文献报道，织构过的表面比未织构的平面上制造的激光消融的太阳电池具有更好的内量子效率。v 激光掺杂与激光刻槽的比较：v 激光掺杂工艺相比于激光刻槽，所需激光功率较低，激光熔融不会导致大块的缺陷，避免了激光刻槽或激光切割的高温过程，几乎没有高温晶格缺陷和杂质缺陷，减少了激光诱导缺陷引起的寿命衰减，可以维持较高的少子寿命；激光熔线的电极区域（宽 2

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