擴散輕摻雜方塊電阻的均勻性研究

國家電投集團西安太陽能電力有限公司電力有限公司 楊愛靜 李躍恒 陳 璐 高艷飛

本文通過研究了選擇性發射極電池的工藝原理，不同設備制備的高方阻硅片的片內均勻性，并且在均勻性對電性能的影響。擴散方塊電阻的均勻性對太陽電池的電性能至關重要，不僅影響到電池的轉換效率，還影響到電池效率的分布，為解決輕摻雜區方塊電阻的均勻性這個難點，需要使用低壓擴散設備，對擴散時間，氣體流量和工藝壓力進行調節，然后進行工藝制作，會得到均勻性較好電性能的電池片。

引言：目前，光伏行業競爭激烈，提高太陽能電池的轉換效率是提高行業競爭力最主要的方法之一。另外，光伏“領跑者”計劃對電池及組件的要求越來越高，也要求我們不斷提高電池的轉換效率。

在常規的均勻發射極太陽電池技術中，對于發射極的摻雜程度，存在著減少載流子復合和良好的歐姆接觸這一對矛盾，發射極輕摻雜時，可以減小少數載流子的復合，提高太陽電池短波區域的光譜響應增強電流的收集，增加短路電流密度，但是增大了發射極與柵線電極之間的接觸電阻，降低了太陽電池的填充因子。當發射極重摻雜時，可以減少發射極與柵線電極之間的接觸電阻，但是由于較高的缺陷態密度，增加了少數載流子的復合，降低了太陽電池短波區域的光譜響應，最終導致太陽電池開路電壓和短路電流的降低。目前，均勻發射極的摻雜濃度的高低是這一矛盾的折中水平。

1.實驗部分

1.1 實驗原理

擴散方塊電阻的均勻性對太陽電池的電性能至關重要，不僅影響到電池的轉換效率，還影響到電池效率的分布。目前，激光摻雜選擇性發射極輕摻雜區的方阻在100～130Ω/□之間。受擴散爐密封性、工藝氣體流量等設備和工藝的局限，方阻越高，均勻性越差，因此，如何保證輕摻雜區方塊電阻的均勻性是本項目一個難點。

表1 常壓擴散均勻性測設

表2 低壓擴散均勻性測試

表3 不同擴散均勻性的電池片的電性能參數

1.2 實驗方法

主要通過縮短擴散時間和降低擴散溫度兩種工藝方案實現將產線方阻90Ω/□升高至目標值。將原擴散工藝的擴散時間縮短4min，原擴散工藝的擴散溫度降低15℃，低壓擴散的壓力從100mbar降到80mbar，常壓擴散的壓力保持不變。每組實驗做一管，擴散工藝完成后，從每個恒溫區的中間位置各抽取一片樣片，使用similabWT1000少子壽命測試儀測試少子少子壽命，使用四探針方塊電阻測試儀測試硅片中心點和四個邊角的方塊電阻。用以下公式確定擴散方阻的不均勻度。

我們采用常壓擴散和低壓擴散兩種設備，對高方阻的均勻性進行了調試，結果如表1所示。

調節擴散的推進溫度、推進時間和擴散壓力，使方阻中心值控制在100-130匚/Ω，片間的均勻性在21%，見表2。

本實驗的目的是將方阻中心值控制在100-130匚/Ω，方阻均勻性為8.7%。通過使用低壓擴散設備，調節擴散的推進溫度、推進時間和擴散壓力進行調整。

以上數據看出，高方阻的擴散工藝時，盡量使用低壓擴散設備，這樣可以得出均勻性較好的擴散后硅片，為做激光SE技術提供良好的先決條件。

2.結論和討論

由表3的電性能數據可以看出，常壓擴散的均勻性太差，在通過激光SE技術后，造成電性能參數偏低；

使用常壓擴散設備制備100-130匚/Ω高方阻的電池片，片間的均勻性在21%，均勻性太差，影響電性能參數；

使用低壓擴散設備制備100-130匚/Ω高方阻的電池片，片間的均勻性在8.7%，均勻性較好，電性能參數表現良好。

擴散方塊電阻的均勻性對太陽電池的電性能至關重要，不僅影響到電池的轉換效率，還影響到電池效率的分布，為解決輕摻雜區方塊電阻的均勻性這個難點，需要使用低壓擴散設備，對擴散時間，氣體流量和工藝壓力進行調節，然后進行工藝制作，會得到均勻性較好電性能 的電池片。