晶體硅電池可工業(yè)化技術前瞻

1、晶體硅電池可工業(yè)化技術前瞻（二） 收藏 分享 2011-1-3 13:31| 發(fā)布者: mulucky| 查看數(shù): 402| 評論數(shù): 0|來自: Solarzoom光伏雜志摘要: 隨著2008年中電光伏的SE電池的成功量產(chǎn)，打開了高效實驗室產(chǎn)品工業(yè)化的閘門。SE工藝作為實現(xiàn)高效電池制作的必要工藝之一，越來越引起各晶體硅太陽能電池制作商和設備商的關注。不管是晶奧的高效率晶體硅電池還是 .隨著2008年中電光伏的SE電池的成功量產(chǎn)，打開了高效實驗室產(chǎn)品工業(yè)化的閘門。SE工藝作為實現(xiàn)高效電池制作的必要工藝之一，越來越引起各晶體硅太陽能電池制作商和設備商的關注。不管是晶奧的高效率晶體硅電池還是比利時

2、IMEC的i-PERC高效電池，都成功利用了SE技術。下面將詳細討論SE工藝可能實現(xiàn)工藝路徑及相關設備（資料來源于網(wǎng)絡及文獻）。根據(jù)各大設備和電池制作公司網(wǎng)絡、展會及專業(yè)雜志發(fā)布的消息，有如下幾種SE工藝技術：1、激光開槽技術（Laser grooved buried contacted solar cells，LGBC），該技術源于新南威爾士大學（UNSW）開發(fā)的技術，而BP公司是最早利用激光技術在晶體硅電池制作中實現(xiàn)SE技術工業(yè)化的公司，其產(chǎn)品命名為Saturn。該產(chǎn)品利用先進的激光技術實現(xiàn)細而窄的金屬柵線接觸區(qū)，結合電鍍工藝實現(xiàn)了高效電池的制作。圖1顯示該技術與普通晶體硅電池制作技術的異

3、同。圖1：UNSW和BP公司普遍采用的LGBC工藝與普通晶硅電池制作工藝流程特點：結合激光技術、二次擴散技術和電鍍技術，實現(xiàn)了高效率產(chǎn)品的研制；需要考慮激光損傷層、電池制作成本及電鍍金屬的可靠性；是最早的工業(yè)化高效電池。2、激光摻雜技術（Laser doping selective emitter，LDSE），該技術是在原LGBC基礎上衍生出來的、可實現(xiàn)SE電池制作的技術。目前使用該技術的廠家有Suntech、Manz和云南天達等公司。圖2顯示了利用激光技術實現(xiàn)SE電池的制作的多種工藝途徑：圖2：各種激光摻雜技術（圖片來源于雜志）（1）“干”激光處理工藝典型的技術工藝核心就是各激光公司采用的激

4、光輻照含磷薄膜或PSG薄膜。一般使用激光主要在綠光和紅光，波長各為532nm和1064nm，也有公司采用紫外激光光源。這幾種激光對電池制作的主要區(qū)別是產(chǎn)生熱影響層程度不同。下圖顯示了J.R.Kohler在2009年Hamburg報告的研究結果，他利用激光技術，將硅片擴散后形成的PSG層作為雜質源進行摻雜處理，實現(xiàn)了SE電池的制作。實驗對比結果顯示SE電池比普通電池有0.5%效率的提升。此外，國內(nèi)著名的上市公司STP制作的Pluto電池就是利用激光摻雜工藝，結合電鍍工藝實現(xiàn)了高效電池的制作。在2009年官方消息發(fā)布了經(jīng)德國Fraunhofer的太陽能系統(tǒng)研究所認證過的電池效率結果，單晶硅太陽能電

5、池的轉換效率達到18.8%，多晶硅電池達到17.2%。（2）“濕”激光處理工藝，該技術目前主要是由濕制程設備制造商RENA聯(lián)合一家激光公司共同開發(fā)的技術。該技術的主要特點是利用含磷化學溶液對激光進行導向，并利用激光進行介質層燒蝕并形成重摻雜區(qū)，隨后利用RENA公司的InCellPlate自調(diào)性電鍍工藝（Ni/Ag或Ni/Cu/Ag）實現(xiàn)金屬電極的制作。利用該技術可以獲得比普通電池高0.5%效率的電池。特點：該技術暫無在企業(yè)界規(guī)?；褂玫陌咐?，是否有如此高的效率提升值得考究；技術優(yōu)勢明顯，但成本及產(chǎn)品的可靠性需要進一步考量。圖4：典型的“濕”激光SE電池制作工藝3、Etchingback技術，該

6、技術利用腐蝕漿料將非掩膜區(qū)域進行刻蝕實現(xiàn)淡擴散區(qū)域的制備，具體工藝路線見圖5。該圖顯示了Sch-mid公司如何利用Inkjet技術涂覆石蠟來保護實現(xiàn)金屬接觸的區(qū)域，如何對非接觸區(qū)域利用化學溶液腐蝕和實現(xiàn)“淺”發(fā)射結的制備。據(jù)說業(yè)內(nèi)已經(jīng)有多名廠家在使用該成套設備，而且獲得了單晶18.5%左右的效率。圖5：典型的Etchingback技術（Schmid公司典型的工藝路線圖）特點：該工藝單多晶電池兼容，但石蠟的去除、原始方塊電阻及結深的控制是技術難點；同時如何實現(xiàn)均勻腐蝕也是需要關注的地方，即刻蝕后電池的方塊電阻的均勻性及批次的重復性。4、硅墨水技術（Silicon Ink），該技術利用工業(yè)化的In

7、kjet設備將Innovolight公司開發(fā)的摻雜硅墨水印刷在與金屬將要接觸的區(qū)域，然后在高溫爐進行一次擴散形成淡磷擴散分區(qū)。圖6：典型的Silicon Ink技術目前JA公司已經(jīng)規(guī)?；褂迷摷夹g，而SOLARFUN、YINGLI等公司已經(jīng)與Innovolight達成共識，開始制備規(guī)?；茝V該技術。據(jù)最新報道，Innovalight公司最近將該產(chǎn)品的效率提升到19%以上，并計劃年底實現(xiàn)20%的水平。鑒于此，晶澳太陽能控股國內(nèi)公司與Innovalight公司簽署的一項聯(lián)合開發(fā)協(xié)議，這表明Innovalight公司準備將JA公司近期推出的SE-CIUM高效太陽能電池的轉換率提高至20%以上。特點：

8、該技術工藝簡單，只需增加一臺印刷機，就可實現(xiàn)效率的大幅度提升，在現(xiàn)有工藝設備基礎上也容易升級；難點是如何保證該硅墨物料的充分供應及產(chǎn)品的穩(wěn)定性。同時，硅墨的成本也需要考慮，一般納米材料的價格都不菲。5、CT公司SE工藝，CT公司采用了一種叫“一次擴散”的工藝，利用薄介質層做掩膜，將與電極接觸的區(qū)域進行去掩膜處理，然后在擴散爐中，利用掩膜層對POCL3的局部阻擋效應，在電極區(qū)形成重摻雜區(qū)，在掩膜區(qū)形成輕摻雜區(qū)。圖8：CT公司典型的SE工藝流程圖8顯示了CT公司典型的SE工藝流程，該工藝流程較簡單。據(jù)文獻報道，該工藝已經(jīng)獲得了18.3%左右的電池轉換效率。詳細的I-V參數(shù)見表3。表3：CT公司SE電池最新測算結果（B+L）特點：該電池工藝采用一次擴撒工藝，工藝簡單，但是需要解決介質層的均勻性問題，以及如何匹配濃擴與淡擴散的關系，優(yōu)化濃擴區(qū)開孔