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多晶硅的基础知识doc
多晶硅的基础知识
重要的半导体材料,化学元索符号Si,电子工业上使用的硅应具有高纯度和优良的电学和机械等性能。
硅是产量最大、应用最广的半导体材料,它的产量和用量标志着一个国家的电子工业水平。
在研究和生产中,硅材料与硅器件相互促进。
在第二次世界大战中,开始用硅制作雷达的高频晶体检波器。
所用的硅纯度很低乂非单晶体。
1950年制出第一只硅晶体管,提高了人们制备优质硅单晶的兴趣。
1952年川肓拉法(CZ)培冇硅单晶成功。
1953年乂研究出无土甘圳区域熔化法(FZ),既可进行物理提纯乂能拉制单晶。
1955年开始采用锌还原四氯化硅法生产纯硅,但不能满足制造晶体管的要求。
1956年研究成功轼还原三氯轼硅法。
对硅屮微量杂质又经过一段时间的探索后,氢还原三氯氢硅法成为一种主要的方法。
到1960年,用这种方法进行工业生产已具规模。
硅整流器与硅闸流管的问世促使硅材料的生产一跃而居半导体材料的首位。
60年代硅外延牛长单晶技术和硅平血工艺的出现,不但使硅晶体管制造技术趋于成熟,而且促使集成电路迅速发展。
80年代初全世界多晶硅产量已达2500吨。
硅还是有前途的太阳电池材料乙一。
用多晶硅制造太阳电池的技术已经成熟;无定形非晶硅膜的研究进展迅速;非晶硅太阳电池开始进入市场。
化学成分硅是元素半导体。
电活性杂质磷和硼在合格半导体和多晶硅中应分别低于0.4ppb和O.lppb。
拉制单晶时要掺入一定量的电活性朵质,以获得所要求的导电类型和电阻率。
亜金屈铜、金、铁等和非金屈碳都是极有害的杂质,它们的存在会使PN结性能变坏。
硅中碳含量较高,低丁•lppm者nJ认为是低碳单晶。
碳含量超过3ppm时其有害作用已较显著。
硅中氧含量其高。
氧的存在有益也有害。
直拉硅单晶氧含量在5〜40ppm范围内;区熔硅单晶氧含量可低于lppmo
硅的性质硅具有优良的半导体电学性质。
禁带宽度适中,为1.21电子伏。
载流子迁移率较高,电子迁移率为1350厘米2/伏•秒,空穴迁移率为480厘米2/伏•秒。
本征电阻率在室温(300K)卜-高达2.3x105欧•厘米,掺杂后电阻率可控制在104〜104欧•厘米的宽广范围内,能满足制造各种器件的需要。
硅单晶的非平衡少数载流子寿命较长,在儿I•微秒至1毫秒之间。
热导率较人。
化学性质稳定,乂易于形成稳定的热氧化膜。
在平面型硅器件制造屮可以用氧化膜实现PN结表面饨化和保护,还可以形成金属-氧化物-半导体结构,制造MOS场效应晶体管和集成电路。
上述性质使PN结具有良好特性,使硅器件具有耐高压、反向漏电流小、效率高、使用寿命长、可靠性好、热传导好,并能在200高温下运行等优点。
硅单晶的主要技术参数硅单晶主要技术参数有导电类型、电阻率与均匀度、非平衡载流子寿命、晶向与品向偏离度、品体缺陷等。
导电类型导电类型由掺入的施主或受主杂质决定。
P型单晶多掺硼,N型单晶多掺磷,外延片衬底用N型单晶掺僦或碑。
电阻率与均匀度拉制单晶时掺入一定杂质以控制单晶的电阻率。
市于杂质分布不匀,电阻率也不均匀。
电阻率均匀性包括纵向电阻率均匀度、断而电阻率均匀度和微区电阻率均匀度。
它直接影响器件参数的-致性和成品率。
非平衡载流子寿命光照或电注入产生的附加电子和空穴瞬即复合而消失,它们平均存在的时间称为非平衡载流子的寿命。
非平衡载流子寿命同器件放大倍数、反向电流和开关特性等均有关系。
寿命值又间接地反映硅单晶的纯度,存在垂金属杂质会使寿命值大大降低。
晶向与晶向偏离度常用的单晶晶向多为(111)和(100)o晶体的轴与晶体方向不吻合时,其偏离的角度称为晶向偏离度。
晶体缺陷生产电子器件川的硅单晶除对位错密度有一定限制外,不允许有小角度晶界、位错排、星形结构等缺陷存在。
位错密度低于200/厘米2者称为无位错单晶,无位错硅单晶占产量的人多数。
在无位错硅单晶屮还存在杂质原子、空位团、自间隙原子团、氧碳或其他杂质的沉淀物等微缺陷。
微缺陷集合成圈状或螺旋状者称为旋涡缺陷。
热加工过程中,硅单晶微缺陷间的相互作用及变化直接影响集成电路的成败。
类型和应川硅单晶按拉制方法不同分为无琳堀区熔(FZ)单晶与有塩堀直拉(CZ)单晶。
区熔单晶不受堆竭污染,纯度较高,适于生产电阻率高于20欧•厘米的N型硅单晶(包括中子姻变掺杂单晶)和高阻P型硅单晶。
由于含氧量低,区熔单晶机械强度较差。
大量区熔单晶用于制造高压整流器、品体闸流管、高压品体管等器件。
直接法易于获得大直径单晶,但纯度低于区熔单晶,适于生产20欧•厘米以下的硅单晶。
由于含氧量高,直拉单晶机械强度较好。
大量直拉单品用于制造MOS集成电路、大功率品体管等器件。
外延片衬底单晶也用直拉法牛产。
硅单晶商品多制成抛光片,但对FZ单晶片与CZ单晶片须加以区别。
外延片是在硅单晶片衬底(或尖品石、蓝宝石等绝缘衬底)上外延生长硅单品薄层而制成,大量用于制造双极型集成电路、高频晶休管、小功率晶休管等器件。
展望硅是地売上最丰富的元索半导体,性质优越而工艺技术比较成熟,己成为固态电子器件的主要原料。
为适应超大规模集成电路的需要,高完整性高均匀度(尤英是氧的分布)的硅单晶制备技术正在发展。
虽然在超速集成电路方而神化稼材料表现出戸人的优越性,但尚不可能全面取代硅的地位。
硅材料在各种晶体三极管、尤其是功率器件制造方面仍是最主要的材料。
无定形硅可能成为同单晶硅并列的重要硅材料。
无定形硅和多晶硅A阳电池的成功将使硅材料的消耗量急剧增加
单晶硅.多晶硅和非晶硅的含义
单晶硅(c-Si)
以高纯度多晶硅为原料在单品炉中被熔化为液态在单晶种(籽品)上结品而成山于其晶体原子和分子以同一方向(晶向)周期性地整齐排列所以称为单晶硅。
多晶硅(p-Si)
熔融硅在过冷条件下凝固时,硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核,如这些晶核长成晶而取向不同的晶粒,则这些晶粒结合起来,就结晶成多晶硅。
多晶硅与单晶硅的差异主要表现在物理性质方面。
例如,在力学性质、光学性质和热学性质的各向异性方面,远不如单晶硅明显;在电学性质方而,多晶硅晶体的导电性也远不如单晶硅显著,甚至于儿乎没有导电性。
在化学活性方ifii,两者的差异极小。
多晶硅和单晶硅可从外观上加以区别,但真正的鉴别须通过分析测定晶体的晶而方向、导电类型和电阻率等。
非晶硅(a-Si)
熔融硅在过冷条件下凝固时,硅原子以无规网络形态排列成许多晶核,这些晶粒结合起來,就结晶成非晶硅。
以上解释仅供参考之用,敬请大家更正
多晶硅薄膜太阳电池
如果问人类在21世纪面临的最人挑战是什么,答案肯定是环境污染和能源私有制。
这两个问题已经变成高悬在人类头顶上的达摩克利斯利剑。
人类在努力寻找解决这两个问题方法时发现,太阳能的应用是解决这两个问题的最好方案。
太阳能是地球上取之不尽的能源。
人类利用太阳能的想法由来已久,最早是将它转换为热能加以利用,后来光伏效应的发现使太阳能转化为电能成为可能,以致使太阳能利用领域更加广阔。
早在本世纪50年代,第一个实用性的硅太阳电池就在美国贝尔实验室内诞生了。
不久,它即被用于人造卫星的发电系统上。
迄今为止,太空屮成千的飞行器都装备了太阳电池发电系统。
尽管如此,太阳电池在地面的应用却一直未得到广泛重视,直到70年代吐界出现“石油危机”,地面人规模应用太阳屯池发电才被列上许多国家的议事Fl程。
当时太阳能发电主要使用的是单晶硅太阳电池。
进入80年代中期,环境继能源之后,又成为国际社会普遍关注的焦点之一,全人类又都把口光集屮到解决这两个问题的交叉点一一太阳能光伏发电上,从而大大加速了开发利用的步伐。
此后,随着生产规模的不断扩人、技术的H益提高,单晶硅太阳电池的成本也逐渐下降,1997年每峰瓦单晶硅太阳电池的成本己经降到5美元以下。
单晶硅太阳电池虽然在现阶段的人规模应用和工业生产中占主导地位,但是也暴露了许多缺点,其主要问题是成本过高。
受单晶硅材料价格和单晶硅电池制备过程的影响,若要再大幅度地降低单晶硅太阳电池成本是非常困难的。
作为单晶硅电池的替代产品,现在发展了薄膜太阳电池,其中包括非晶硅薄膜太阳屯池,硒钿铜和碼化镉薄膜电池,多晶硅薄膜太阳电池。
在这几种薄膜电池中,最成熟的产品当数非晶硅薄膜太阳电池,在世界上已经有多家公司在生产该种电池的产品,其主要优点是成木低,制备方便,但也存在严重的缺点,即非晶硅电池的不稳定性,其光电转换效率会随着光照时间的延续而衰减,另外非晶硅薄膜太阳电池的效率也较低。
一般在
8%到10%,硒钢铜和储化镉多品薄膜电池的效率较非品硅薄膜电池高,成本较单晶硅电池低,并且易于大规模生产,还没有效率衷减问题,似乎是非晶硅薄膜电池的一种较好的替代品,在美国已有一些公司开始建设这种电池的生产线。
太阳能设备发展情况概述
最近十年世界太阳能电池产量平均增长率为40%,最近五年平均增长率为45.4%,最近三年的平均增长率超过50%,光伏产业已成为世界发展最快的高新技术产业之一。
而设备作为其支撑,对光伏产业的发展起到了至关重要的作用。
高端设备仍需进口
太阳能光伏产业包括光伏材料、光伏电池、光伏组件、光伏设备和光伏应用系统。
以占据太阳能电池95%以上的晶体硅太阳能电池为例,其产业链为硅矿石一冶金硅(工业硅,99%纯度)一高纯硅(6N或以上纯度)一单晶硅或多晶硅一硅片一电池一组件一应用产品,设备是基础和支撑,贯穿了所有环节。
除前道的材料提纯、硅片加工和后道的组件生产外,最关键的工序为电池制造,它包括清洗、制绒、扩散、刻蚀、减反射膜制备、电极印刷、低温烘干、高温烧结、自动测试分捡等。
经过数年的艰苦努力,我国光伏设备企业已基本具备太阳能电池制造整线装备能力,部分产品如扩散炉、等离子刻蚀机等开始少量出口,可提供10利「太阳能电池大牛产线设备中的8种,其屮有6种(扩散炉、等离了刻蚀机、清洗/制绒机、石英管清洗机、低温烘干炉)已在国内生产线占据主导地位,2种(管式PECVD、快速烧结炉)和进口设备并存但份额在逐步增大,3种(全口动丝网印刷机、口动分捡机、平板式PECVD)则完全依赖进口。
组件生产用的层压机、太阳模拟器等在行业获得广泛应用o
硅片加工设备屮单品炉以优良的性价比占据了国内市场的绝对统治地位并批量出口亚洲,多线切割机已取得突破,多晶硅铸锭炉推向市场指日可待。
高纯硅材料提纯设备屮关键的24对棒还原炉在国家“863”计划的支持下也已研制成功。
国产太阳能光伏设备在国内用户中已建立起良好的信誉,得到业界的广泛认可,越来越多的客户从国产设备使用中受益。
可以说,中国太阳能光伏产业在短短的数年间具备直面国际竞争能力,获得高速发展的利器在于技术与国际接轨的同时拥有无法比拟的低成本优势,而维持较低生产成本的原因除较低的劳动力和运营成本外,低价格(平均只有进口设备的1/3)的国产设备的大量应用使得企业投资成木大大降低是主耍原因。
否则光伏产业95%i|j场在欧美H的产业特征,很难想象国内企业能以比国外同类企业高得多的硅材料采购成本去国际市场竞争。
国产设备相继在大生产线应用
自2002年开始,无锡尚徳太阳能电力公司的超常规发展,也为设备企业提供了难得的发展机遇。
通过和一流电池企业合作并引进先进的工艺技术,历经多次技术换代及升级,国产的太阳能电池关键设备相继在国内大生产线上得到应用,使我国基本具备太阳能电池制造设备整线供给能力。
高纯硅材料的严重短缺为物美价廉的国产单品炉企业提供了极好的发展契机,近几年数十家新上的屯晶拉制企业的人量订货,使得国内设备企业始终处于满负荷生产状态,并引来了H木、韩国和我国台湾的批量订单。
如此多年未遇的火爆场面直接催生了2006年四家光伏设备生产企业订单过亿元,2007年的势头较之有过之而无不及的局面,这是我国电子专用设备行业多年未有的繁荣景象。
另外,尽管非晶硅太阳能电池尚没有形成规模生产,但增长速度己明显加快,相应的非晶硅电池设备也吸引了不少企业试图以同国外相仿的整线包设备和工艺的方式进入。
同国际先进水平相比,国产太阳能电池牛产设备最关键的几种设备中,扩散炉、等离子刻蚀机、清洗/制绒机等达到或接近了国际先进水平,占据了国内绝大部分市场,性价比优势I•分明显。
管式PECVD、快速烧结炉与国际先进水平有差距,但不人,已开始在大生产线使用,市场份额逐步扩大,性价比优势明显。
国内尚没有平板式PECVD,另两种关键设备全口动丝网印刷机和口动分捡机由于核心技术无法绕开国外公司的技术专利封锁,尚未取得实质性突破,整体水平和国外差距较大,国内主要大生产线几乎全部采用了价格高昂的进口设备。
硅片加工设备中,部分合资企业的高档全白动单晶炉己接近国际先进水平,但因价格较高,在光伏产业的应用数量有限,获得大量应用的反而是价格低廉适用的、自动化程度较低的中低端单品炉。
借硅材料短缺的难得契机,得以形成批量生产,占据了国内绝大部分市场并批量出口。
组件生产设备中的层压机等,高端自动化产站与国际先进水平相差无儿,有明显的技术特色,但占据市场大部分份额的也是中低端产品。
硅材料提纯设备的技术水平与国外产品差距较大,只有零星产胡生产。
在刚刚兴起的太阳能发电领域,中国占据了有利地形。
在日询举行的“第五届中国太阳级硅及光伏发电研讨会''新闻发布会上,屮国可再生能源学会负责人称,我国已成为全球最人的光伏产业基地,去年太阳能发电量达到1.1吉瓦,占全球太阳能发电总量的27.5%o这一切发牛在短短五六年间。
中国可再牛魁学会常务理事崔容强介绍说,儿年来,我国光伏产业一直以年均300%的速度增长,去年首次跃居全球第一。
今年上半年,我国光伏产业乂取得了近100%的高增速,全年发电量可望突破2吉乩,继续保持领先。
据介绍,我国已有数百家企业从爭光伏生产及研究,其屮无锡尚徳、江酋赛维等10家企业己成功实现海外上市。
它们虽是能源产业的片起之秀,但其市值之和己与中国神华、中煤能源等全国煤炭类上市企业的市值之和相当
多晶硅太阳能电池制作工艺概述
1.绪论众所周知,利用太阳能有许多优点,光伏发电将为人类提供主要的能源,但冃前來讲,要使太阳能发电具有较大的市场,被广大的消费者接受,提高太阳电池的光电转换效率,降低生产成本应该是我们追求的最大目标,从目前国际太阳电池的发展过程可以看出其发展趋势为单晶硅、多晶硅、带状硅、薄膜材料(包括微晶硅基薄膜、化合物基薄膜及染料薄膜)。
从工业化发展来看,重心已由单晶向多晶方向发展,主耍原因为;[1]可供应太阳电池的头尾料愈来愈少;[2]对太阳电池来讲,方形基片更合算,通过浇铸法和直接凝固法所获得的多晶硅可直接获得方形材料;[3]多晶硅的生产工艺不断取得进展,全自动浇铸炉每生产周期(50小时)可生产200公斤以上的硅锭,晶粒的尺寸达到厘米级;[4]由于近十年单晶硅工艺的研究与发展很快,其中工艺也被应用于多晶硅电池的生产,例如选择腐蚀发射结、背表面场、腐蚀绒面、表面和体钝化、细金属栅电极,采用丝网印刷技术可使栅电极的宽度降低到50微米,高度达到15微米以上,快速热退火技术用于多晶硅的生产可大大缩短工艺时间,单片热工序时间可在一分钟之内完成,采用该工艺在100平方厘米的多晶硅片上作出的电池转换效率超过14%。
据报道,目前在50〜60微米多晶硅衬底上制作的电池效率超过16%。
利用机械刻槽、丝网印刷技术在100平方厘米多晶上效率超过17%,无机械刻槽在同样面积上效率达到16%,采用埋栅结构,机械刻槽在130平方厘米的多晶上电池效率达到15.8%。
下面从两个方面对多晶硅电池的工艺技术进行讨论。
2.实验室高效电池工艺
实验室技术通常不考虑电池制作的成本和是否可以人规模化生产,仅仅研究达到最高效率的方法和途径,提供特定材料和工艺所能够达到的极限。
2.1关于光的吸收对于光吸收主要是:
(1)降低表血反射;
(2)改变光在电池体内的路径;
(3)米用背面反射。
对于单晶硅,应用各向异性化学腐蚀的方法可在(100)表面制作金字塔状的绒面结构,降低表面光反射。
但多晶硅晶向偏离
(100)面,采用上面的方法无法作出均匀的绒面,目前采用下
列方法:
[1]激光刻槽
用激光刻槽的方法可在多晶硅表面制作倒金字塔结构,在500〜900nm光谱范围内,反射率为4〜6%,与表面制作双层减反射膜相当。
而在(100)面单晶硅化学制作绒面的反射率为11%。
用激光制作绒面比在光滑面镀双层减反射膜层(ZnS/MgF2)电池的短路电流要提高4%左右,这主要是长波光(波长大于800nm)斜射进入电池的原因。
激光制作绒面存在的问题是在刻蚀中,表面造成损伤同时引入一些杂质,要通过化学处理去除表面损伤层。
该方法所作的太阳电池通常短路电流较高,但开路电压不太咼,主要原因是电池表面积增加,引起复合电流提咼。
[2]化学刻槽
应用掩膜(Si3N4或Si02)各向同性腐蚀,腐蚀液可为酸性腐蚀液,也可为浓度较高的氢氧化钠或氢氧化钾溶液,该方法无法形成各向异性腐蚀所形成的那种尖锥状结构。
据报道,该方法所形成的绒面对700〜1030微米光谱范围有明显的减反射作用。
但掩膜层一般要在较高的温度下形成,引起多晶硅材料性能下降,特别对质量较低的多晶材料,少子寿命缩短。
应用该工艺在225cm2的多晶硅上所作电池的转换效率达到16.4%o掩膜层也可用丝网印刷的方法形成。
[3]反应离子腐蚀(RIE)
该方法为一种无掩膜腐蚀工艺,所形成的绒血反射率特别低,在450〜1000微米光谱范围的反射率可小于2%。
仅从光学的角度来看,是一种理想的方法,但存在的问题是硅表面损伤严重,电池的开路电压和填充因子出现下降。
[4]制作减反射膜层
对于高效太阳电池,最常用和最有效的方法是蒸镀ZnS/MgF2双层减反射膜,其最佳厚度取决于下面氧化层的厚度和电池表面的特征,例如,表面是光滑面述是绒面,减反射工艺也有蒸镀Ta2O5,PECVD沉积Si3N3等。
ZnO导电膜也可作为减反材料。
2.2金属化技术
在高效电池的制作中,金属化电极必须与电池的设计参数,如表面掺杂浓度、PN结深,金属材料相匹配。
实验室电池一般面积比较小(面积小于4cm2),所以需要细金属栅线(小于10微米),一般采用的方法为光刻、电子束蒸发、电子镀。
工业化大生产中也使用电镀工艺,但蒸发和光刻结合使用时,不属于低成本工艺技术。
电子束蒸发和电镀
通常,应用正胶剥离工艺,蒸镀Ti/Pa/Ag多层金属电极,要减小金属电极所引起的串联电阻,往往需要金属层比较厚(8〜10微米)。
缺点是电子束蒸发造成硅表面/钝化层介面损伤,使表面复合提高,因此,工艺中,采用短时蒸发Ti/Pa层,在蒸发银层的工艺。
另一个问题是金属与硅接触面较大时,必将导致少子复合速度提高。
工艺中,采用了隧道结接触的方法,在硅和金属成间形成一个较薄的氧化层(一般厚度为20微米左右)应用功函数较低的金属(如钛等)可在硅表面感应一个稳定的电子积累层(也可引入固定正电荷加深反型)-另外一种方法是在钝化层上开出小窗口(小于2微米),再淀积较宽的金属栅线(通常为10微米),形成mushroom—like状电极,用该方法在4cm2Me-Si上电池的转换效率达到17.3%。
目前,在机械刻槽表面也运用了Shallowangle(oblique)技术。
2.3PN结的形成技术
[1]发射区形成和磷吸杂
对于髙效太阳能电池,发射区的形成一般采用选择扩散,在金屈电极下方形成重朵质区域而在电极间实现浅浓度扩散,发射区的浅浓度扩散即增强了电池对蓝光的响应,又使硅表面易于钝化。
扩散的方法有两步扩散工艺、扩散加腐蚀工艺和掩埋扩散工艺。
目前采用选择扩散,15X15cm2电池转换效率达到16.4%,n++、n+区域的表面方块电阻分别为20Q和80Q.
对于Me—Si材料,扩磷吸杂对电池的影响得到广泛的研究,较长时间的磷吸杂过程(一•般3〜4小时),可使一些Me—Si的少子扩散长度提高两个数量级。
在对衬底浓度对吸杂效应的研究屮发现,即便对高浓度的衬第材料,经吸杂也能够获得较大的少子扩散长度(大于200微米),电池的开路电压大于638mv,转换效率超过17%。
[2]背表而场的形成及铝吸杂技术
在Me—Si电池屮,背p+p结由均匀扩散铝或硼形成,硼源一般为BN、BBr、APCVDSi02:
B208等,铝扩散为蒸发或丝网印刷铝,800度下烧结所完成,对铝吸杂
的作用也开展了人量的研究,与磷扩散吸杂不同,铝吸杂在相对较低的温度下进行。
其中体缺陷也参与了杂质的溶解和沉积,而在较高温度下,沉积的杂质易于溶解进入硅中,对Mc-Si产生不利的影响。
到1=1前为至,区域背场已应用丁•单晶硅电池工艺屮,但在多晶硅中,还是应用全铝背表面场结构。
[3]双面Me—Si电池
Me—Si双面电池其正面为常规结构,背面为N+和P+相互交叉的结构,这样,正面光照产生的但位于背面附近的光生少子可由背电极有效吸收。
背电极作为对正面电极的有效补充,也作为一个独立的栽流了收集器对背面光照和散射光产生作用,据报道,在AM1.5条件卜转换效率超过19%。
2.4表面和体钝化技术
对于Me—Si,因存在较高的晶界、点缺陷(空位、填隙原子、金属杂质、氧、氮及他们的复合物)对材料表面和体内缺陷的钝化尤为重要,除前面提到的吸杂技术外,钝化工艺有多种方法,通过热氧化使硅悬挂键饱和是一种比较常用的方法可使Si-SiO2界面的复合速度大人下降,其钝化效果取决于发射区的表面浓度、界面态密度和电子、空穴的浮获截面。
在氢气氛中退火可使钝化效果更加明显。
采用PECVD淀积氮化硅近期正面十分有效,因为在成膜的过程中具有加氢的效果。
该工艺也可应用于规模化生产屮。
应用RemotePECVDS13N4可使表面复合速度小于20cm/so
3.工业化电池工艺
太阳电池从研究室走向工厂,实验研究走向规模化生产是其发展的道路,所以能够达到工业化生产的特征应该是:
[1]电池的制作工艺能够满足流水线作业;
[2]能够大规模、现代化生产;
[3]达到高效、低成本。
当然,其主要忖标是降低太阳电池的生产成本。
H前多晶硅电池的主要发展方向朝着大面积、薄衬底。
例如,市场上可见到125X125mm2.150X150mm2甚至更大规模的单片电池,厚度从原来的300微米减小到H前的250、200及200微米以下。
效率得到大幅度的提高。
口本京磁(Kyocera)公司150X150的电池小批量生产的光电转换效率达到17.1%,该公司1998年的生产量达到25.4MW。
丝网印刷及其相关技术
多晶硅电池的规模化生产中广泛使用了丝网印刷工艺,该工艺可用于扩散源的印刷、正面金属电极、背接触电极,减反射膜层等,随着丝网材料的改善和工艺水平的提高,丝网印刷工艺在太阳电池的生产屮将会得到更加普遍的应用。
a.发射区的形成
利用丝网印刷形成PN结,代替常规的管式炉扩散工艺。
一般在多晶硅的正面印刷含磷的浆料、在反面印刷含铝的金属浆料。
印刷完成后,扩散可在网带炉中完成(通常温度在900度),这样,印刷、烘干、扩散可形成连续性生产。
丝网印刷扩散技术所形成的发射区通常表面浓度比较高,则表面光生载流子复合较人,为了克服这一缺点,工艺上采用了下面的选择发射区工艺技术,使电池的转换效率得到进一步的提高。
b.选择发射区工艺
在多晶硅电池的扩散工艺屮,选择发射区技术分为局部腐蚀或两步扩散法。
局部腐蚀为用干法(例如反应离子腐蚀)或化学腐蚀的方法,将金属电极之间区域的重扩散层腐蚀掉。
最初,Solarex应用反应离子腐蚀的方法在同一台设备屮,先用大反应功率腐蚀掉
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