晶体硅电池可工业化技术前瞻

1、晶体硅电池可工业化技术前瞻（二）收藏|分享| 2011-1-3 13:31发布者：mulucky查看数：402评论数：0来自：solarzoom光伏杂志摘要：随着2008年中电光伏的se电池的成功量产，打开了高效实验室产品工业化的闸门。se工艺作为实现高效电池制作的必要工艺之一，越来越引起各 晶体硅太阳能电池制作商和设备商的关注。不管是晶奥的高效率晶体硅电池还 是.随着2008年中电光伏的se电池的成功量产，打开了高效实验室产品工业化 的闸门。se工艺作为实现高效电池制作的必耍工艺z-,越來越引起各晶体硅 太阳能电池制作商和设备商的关注。不管是品奥的高效率品体硅电池述是比利时 imec的i-p

2、erc高效电池，都成功利用了 se技术。下面将详细讨论se工艺可能 实现工艺路径及相关设备（资料来源于网络及文献）。根据各大设备和电池制作公司网络、展会及专业杂志发布的消息，有如下几 种se工艺技术：激光开槽技术（laser grooved buried contacted solar cells, lgbc）,该技 术源于新南威尔士大学（unsw）开发的技术，而bp公司是最早利用激光技术 在晶体硅电池制作中实现se技术工业化的公司，其产品命名为saturn。该产品 利用先进的激光技术实现细而窄的金屈栅线接触区，结合电镀工艺实现了高效电 池的制作。图1显示该技术与普通晶体硅电池制作技术的异同。

3、standard' cell (left) & lgbc cell (right) processscreen pnnong ag & alcafiring contactsedge isolation(u»er|testing & 3o<tng图1： unsw和bp公司普遍采用的lgbc工艺与普通晶硅电池制作工艺流程特点：结合激光技术、二次扩散技术和电镀技术，实现了高效率产品的研制; 需要考虑激光损伤层、屯池制作成本及电镀金属的可靠性；是最早的工业化高效 电池。2、激光掺杂技术（laser doping selective emitter, l

4、dse）,该技术是在原 lgbc 基础上衍生出来的、可实现se电池制作的技术。目前使用该技术的厂家有 suntech> manz和云南天达等公司。图2显示了利用激光技术实现se电池的制作的多种工艺途径：laser doping of solar cellssoled pha&c diffusionliouid phase diffusionmelt & dopeplvorrl 20012oo«tjbjoiw2oos349 thin alm of effaced doxats'dry* laser proecsaang w/solid-film图2：各种激

5、光掺杂技术（图片来源于杂志）lasor inducedmltlnq of g>rwl«>o«ulimpurttv dopinglimpidno«iuchi7007f l/vi>drq0«<«l111tstuck1i 200* iw/liquidthtouoh gu"（1） “干”激光处理工艺典型的技术工艺核心就是各激光公司采用的激光 辐照含磷薄膜或psg薄膜。一般使用激光主要在绿光和红光，波长各为532nm 和1064nm,也冇公司采用紫外激光光源。这几种激光对电池制作的主要区别是 产生热影响层程度不同。下图显

6、示了 j.r.kohler在2009年hamburg报告的研究结果，他利用激光技 术，将硅片扩散后形成的psg层作为杂质源进行掺杂处理，实现了 se电池的制作。实验对比结果显示se电池比普通电池冇0.5%效率的捉升。psg-layerfurnace diffused emittertable i: laser doped se yield a signilcelln(%ac , ma cm'selective18.037.1代 ference17.536.1ciency by ar| = 0.5% absolute as a result in the emitter. the bes

7、t laser doped solar( =181%. reduced ff of se cells niai此外，国内著名的上市公司stp制作的pluto电池就是利用激光掺杂工艺， 结合电镀工艺实现了高效电池的制作。在2009年官方消息发布了经德国 fraunhofer的太阳能系统研究所认证过的电池效率结杲，单品硅太阳能电池的转 换效率达到18.8%,多晶硅电池达到17.2%o(2) “湿”激光处理工艺，该技术口前主要是由湿制程设备制造商rena 联合一家激光公司共同开发的技术。该技术的主要特点是利用含磷化学溶液对激 光进行导向，并利用激光进行介质层烧蚀并形成重掺杂区，随后利用rena公司

8、的incellplate g调性电镀工艺(ni/ag或ni/cu/ag)实现金属电极的制作。利用 该技术可以获得比普通电池高0.5%效率的电池。特点：该技术暂无在企业界规模化使用的案例，是否冇如此高的效率提升值 得考究；技术优势明显，但成本及产品的可靠性需要进一步考量。texturediffusionu>psg etch / wet edge isorear sp agairear sp alfiringor herelcplcpplate图4：典型的“湿”激光se电池制作工艺3、etchingback技术，该技术利用腐蚀浆料将非掩膜区域进行刻蚀实现淡扩 散区域的制备，具体工艺路线见图5

9、。该图显示了 schmid公司如何利用inkjet 技术涂覆石蜡來保护实现金属接触的区域，如何对非接触区域利用化学溶液腐蚀 和实现“浅”发射结的制备。据说业内已经有多名厂家在使用该成套设备，而且 获得了单品18.5%左右的效率。selective emitter with inkjet printed etch mask and etchprocess sequence for cell manufacturing with etched back texturedoping & diffusioninkjet maskingpsgbac*图5：典型的etchingback技术(sch

10、mid公司典型的工艺路线图)特点：该工艺单多晶屯池兼容，但石蜡的去除、原始方块电阻及结深的控制 是技术难点；同时如何实现均匀腐蚀也是需要关注的地方，即刻蚀后电池的方块 电阻的均匀性及批次的重复性。4、硅墨水技术(silicon ink),该技术利用工业化的inkjet设备将innovolight 公司开发的掺杂硅墨水印刷在与金属将要接触的区域，然后在高温炉进行一 次扩 散形成淡磷扩散分区。-去 psgd图6：典型的silicon ink技术口前ja公司已经规模化使用该技术，而solarfun、yingli等公司已经与 innovolight达成共识，开始制备规模化推广该技术。据最新报道，inn

11、ovalight公 司最近将该产品的效率提升到19%以上，并计划年底实现20%的水平。gcellstructurevoc jsc ff efficiency (mv) (ma/cm2) (%)(%)selectivebest629emitteraverage(20 cells)627referencebest618average (10 cells)61736.578.218.0-36.478.217.935.177.816.935.077.716.8best cell data confirmed by ise callab in freiburg, germany鉴于此，晶澳太阳能控股国内

12、公司与innovalight公司签署的一项联合开发协 议，这表明innovalight公司准备将ja公司近期推出的se-cium高效太阳能电池 的转换率提高至20%以上。特点：该技术工艺简单，只需增加一台印刷机，就可实现效率的大幅度捉升, 在现有工艺设备基础上也容易升级；难点是如何保证该硅墨物料的充分供应及产 甜的稳定性。同吋，硅墨的成木也需要考虑，一般纳米材料的价格都不菲。5、ct公司se工艺，ct公司采用了一种叫“一次扩散”的工艺，利用薄介 质层做掩膜，将与电极接触的区域进行去掩膜处理，然后在扩散炉屮，利用掩膜 层对p0cl3的局部阻扌半效应，在电极区形成重掺杂区，在掩膜区形成轻掺杂区。

13、additional process steps are included at one position in process sequenceselective emitterpanerninggenetohonselective emitterpanerningcte&ninqsawich i texturestack splrtting, inspectionprintalbsfdryingedy isolation by la»«ff estingsotting白fast firwig图& ct公司典型的se工艺流程图8显示了 ct公司典型的se工艺流程，该工艺流程较简单。据文献报道,该工艺已经获得了 18.3%左右的电池转换效率。详细的lv参数见表3。sequence best cellff(%)j sc(nia/cm2)v(k (mv)eta (%)b + p7&836.5632.71&2b + l7&037.263241&3porsi b7&836.4633.1l&lebkporsi77.136.6633.117.9eb2,direct7&536.3631j1&0baseline7&935.8624.017