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行 业 及 供 货 商在 基 板 和 组 件 方 面 亦 是 如 此 。 但 是 , 本文 将 只 讨 论 电 池 方 面 的 问 题 。工 艺 流 程 技 术制 造 n 型 太 阳 能 电 池 需 要 使 用 标准 设 备 并 具 备 必 要 的 条 件 。 但 是 , 制 造铝 (Al) 背 发 射 极 太 阳 能 电 池 (II 型 ) 无需 额 外 设 备 , 只 需 优 化 工 艺 流 程 即 可 。在 这 种 情 况 下 , 需 要 进 行 湿 化 学 边 缘隔 离 , 并 且 将 铝 浆 小 心 地 印 在 靠 近 边缘 处 。 此 外 , 背 板 不 能 使 用 银 / 铝 (Ag /Al) 垫 , 因 为 当 铝 发 射 极 落 在 背 垫 下 方时 , 太 阳 能 电 池 可 能 会 完 全 并 联 。因 此 , 组 件 工 艺 流 程 需 要 在 串 接时 进 行 特 别 接 触 处 理 , 例 如 直 接 粘 贴或 焊 接 铝 背 接 触 结 构 , 或 利 用 粘 贴 工艺 清 除 铝 - 硅 共 晶 上 的 部 分 铝 浆 。 正如 前 文 所 说 , 这 是 相 对 简 单 的 电 池 工艺 流 程 。 但 是 , 这 种 电 池 的 效 率 极 限 为19.5%, 因 为 同 质 铝 发 射 极 ( 或 BSF)的 开 路 电 压 被 限 制 在 640 毫 伏 (mV)左 右 。 但 是 , 如 果 使 用 n 型 硅 的 话 , 则不 会 发 生 光 致 衰 退 现 象 。 与 p 型 铝 背 场(A l-B S F) 理 念 相 比 , 这 是 铝 发 射 极技 术 理 念 的 优 点 之 一 。此 外 , 因 为 这 种 电 池 技 术 理 念 的分 流 电 阻 相 当 高 , 所 以 在 弱 光 条 件 下 仍有 良 好 的 性 能 表 现 。 这 种 技 术 的 缺 点是 , 如 果 想 要 获 得 高 效 率 , 就 必 须 采 用优 质 的 N 型 硅 料 , 因 为 发 射 极 位 于 背 板上 , 有 效 扩 散 长 度 (L 有 效 ) 必 须 是 大 于电 池 厚 度 (d) 的 三 倍 ( 即 L 有 效 > 3d)。考 虑 到 晶 片 厚 度 将 会 越 来 越 薄 , 所 以 只要 可 以 避 免 太 阳 能 电 池 弯 曲 , 这 将 成 为这 一 电 池 技 术 理 念 的 另 一 优 势 所 在 。至 于 具 有 更 高 效 率 、 更 先 进 的 电池 技 术 理 念 , 例 如 硼 前 发 射 极 内 在 薄层 太 阳 能 电 池 (I 型 ) 及 交 指 式 背 接 触太 阳 能 电 池 (I I 型 ), 则 还 需 增 加 其 他制 造 工 序 , 我 们 将 在 下 文 概 括 说 明 。发 射 极 与 BSF 扩 散制 造 先 进 n 型 太 阳 能 电 池 的 最 主要 工 序 是 制 造 同 质 自 适 应 p+ 发 射 极 。对 于 上 述 提 及 的 II 型 太 阳 能 电 池 来 说 ,这 通 常 通 过 重 结 晶 流 程 形 成 掺 铝 区 域而 实 现 。 而 对 于 更 先 进 的 电 池 结 构 , 则通 过 促 进 非 晶 体 掺 铝 薄 层 生 长 ( 内 在 薄层 技 术 理 念 ) 而 形 成 掺 铝 发 射 极 。 其 他技 术 理 念 则 利 用 来 自 不 同 前 驱 体 的 硼扩 散 而 形 成 发 射 极 。 下 面 我 们 将 一 一讨 论 这 些 技 术 工 艺 。掺 杂 乙 硼 烷 (B) 和 磷 化 氢 (P) 的 内在 非 晶 硅 薄 层 :根 据 内 在 薄 层 技 术 理 念 , 内 在 掺杂 非 晶 体 硅 薄 层 在 低 温 下 置 于 前 板 上用 于 形 成 发 射 极 ( 硅 烷 和 乙 硼 烷 ), 以及 背 板 上 用 于 形 成 BSF( 硅 烷 和 乙 硼烷 )。 原 理 上 而 言 , 该 电 池 技 术 理 念 可2020 年 n 型 技 术 市 场 份 额 预 测70 % n 型 材 料 市 场 份 额60 %50 %40 %30 %20 %10 %0 %2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019n 型 单 晶 硅 部 分 市 场 份 额应 用 于 p 型 和 n 型 硅 片 , 但 用 在 n 型 硅 基体 上 时 能 达 到 最 高 效 率 。从 热 预 算 的 角 度 来 说 , 低 温 是 该技 术 理 念 的 有 利 优 势 。 通 常 情 况 下 ,还 需 要 对 硅 料 进 行 吸 杂 处 理 。 由 于 三洋 公 司 的 专 利 权 已 于 近 日 届 满 到 期 , 不少 公 司 开 始 对 这 一 工 艺 技 术 进 行 商 用化 。Roth&Rau 公 司 还 推 出 了 整 体 解决 方 案 , 不 少 制 造 商 ( 例 如 欧 瑞 康 和AMAT) 亦 纷 纷 推 出 用 于 沉 积 非 晶 体硅 薄 层 的 独 立 设 备 。该 工 艺 流 程 中 重 要 的 一 步 是 , 在 沉积 非 晶 体 硅 薄 层 前 应 保 持 表 面 干 净 。 因为 这 些 薄 层 在 300 至 400 摄 氏 度 的 高 温下 会 变 得 不 稳 定 , 所 以 必 须 使 用 低 温 (低 于 200 摄 氏 度 ) 平 面 印 刷 胶 浆 。硼 扩 散 (BBr 3/ BCl 3管 扩 散 及 其 他来 源 ):制 造 硼 发 射 极 的 低 成 本 工 艺 流程 就 是 使 硼 前 驱 体 在 高 温 下 扩 散 。 硼扩 散 通 常 是 在 开 放 式 石 英 管 状 炉 中 进行 , 因 为 这 样 能 保 证 工 序 流 程 干 净 、 稳定 且 同 质 。管 扩 散 工 艺 流 程 :使 用 液 态 硼 为 原 料 的 管 扩 散 流 程与 POCL 3( 氯 化 磷 酰 ) 扩 散 流 程 类 似 ,但 比 后 者 要 复 杂 得 多 , 因 为 在 沉 积 硼硅 玻 璃 (BSG) 是 会 发 生 各 种 化 学 反应 , 还 可 能 形 成 富 硼 薄 层 , 而 该 富 硼 薄层 不 受 氢 氟 酸 (H F) 浸 蚀 , 在 进 一 步 加工 处 理 可 能 会 引 起 问 题 。但 是 , 如 果 对 气 流 参 数 就 行 适 当调 整 的 话 , 可 以 避 免 在 硼 扩 散 时 生 成 上述 不 利 薄 层 , 而 且 保 证 硼 扩 散 流 程 的 同质 性 。 目 前 , 有 三 家 大 型 公 司 提 供 开 放式 硼 扩 散 炉 , 包 括 Tempress 公 司 (AP2020n 型 多 晶 硅 部 分 市 场 份 额70 %60 %50 %40 %30 %20 %10 %0 %来 源 :《 国 际 光 伏 技 术 发 展 路 线 图 》(ITRPV 2012 年 3 月 )BBr 3)、centrotherm 公 司 (AP BBr 3)以 及 Semco 公 司 (LP BCl 3)。用 于 硼 扩 散 的 其 他 前 驱 体 :许 多 公 司 还 在 尝 试 开 发 其 他 硼 掺杂 工 艺 流 程 , 例 如 利 用 掺 杂 氧 化 物 、 丝网 印 刷 、 旋 涂 、 喷 涂 及 分 配 工 艺 等 。 有的 技 术 在 掺 杂 剂 纯 度 及 扩 散 炉 内 部 环境 方 面 有 待 进 一 步 优 化 , 而 其 他 技 术 尚未 证 明 具 有 充 分 的 成 本 效 益 。 所 以 到 目前 , 上 述 技 术 仍 处 于 研 发 或 试 用 阶 段 。离 子 注 入 技 术 :随 着 离 子 注 入 技 术 的 发 展 , 管 状炉 扩 散 工 艺 在 未 来 将 更 具 有 竞 争 力 ,因 为 利 用 Varian(AMAT) 和 Tempress等 公 司 提 供 的 离 子 注 入 技 术 , 选 择 性 扩散 工 艺 将 变 得 十 分 简 单 。但 是 , 在 对 表 面 进 行 离 子 轰 击 后 ,仍 需 高 温 退 火 处 理 。 如 果 能 把 这 一 技术 与 热 氧 化 物 的 生 产 有 效 地 结 合 起来 , 则 有 望 产 生 非 常 值 得 关 注 的 交 指式 背 接 触 太 阳 能 电 池 生 产 工 艺 流 程 。钝 化太 阳 能 电 池 表 面 钝 化 处 理 , 尤 其是 发 射 极 区 域 的 钝 化 处 理 , 是 实 现 高 太阳 能 电 池 效 率 的 关 键 。 除 了 选 择 能 够 有效 钝 化 各 种 表 面 区 域 (p+、n+、p、n)的 钝 化 层 和 钝 化 技 术 外 , 选 择 合 适 的表 面 清 洁 流 程 ( 在 生 产 钝 化 层 前 实 施 )同 样 对 电 池 技 术 流 程 的 效 率 和 成 本 结构 有 着 决 定 性 的 影 响 。表 面 清 洁 步 骤 :在 沉 积 钝 化 层 前 确 保 表 面 清 洁 是保 证 良 好 钝 化 质 量 来 说 至 关 重 要 , 尤其 是 在 对 p+ 掺 杂 硅 进 行 钝 化 时 。50 光 伏 杂 志 2012/9 月 刊