晶澳太阳能有限公司本文研究的是在丝网印刷中铝背场中硅的横向.PDF

晶澳太阳能有限公司 本⽂研究的是在丝⺴印刷中铝背场中硅的横向拓展，在合适的⼯业温度范 围内，铝层的增⻓速度为（1.50±0.06）µm/℃。这样的话，硅⽚中铝扩散的最 ⼤极限速度就可以预测，⽽且不被接触⾯积的⼤⼩限制只会受温度的影响。所 以，背场的形状不仅影响了串联电阻的损失，⽽且会影响硅铝接触形成的过程， 另外，快速冷却会导致柯肯特尔空洞⽽不是产⽣共晶层。 太阳能电池的背钝化技术有效地提⾼了电池的效率，但是在丝⺴印刷中对 铝粉浆和硅之间的接触的优化所起的作⽤是微不⾜道的，⽽且需要更深地理解 ⾦属半导体之间的接触效应。事实上，当串联电阻减少时，接触⾯积和指间距 的配合是⼀个⾄关重要的问题。另⼀⽅⾯，⽤⾼质量P+掺杂层[背场（BSF）] 的形成来提⾼电池的性能⼀直很具有挑战性。最近，接触开缝中铝的⾼重叠对 于⽣成良好的BSF和使接触电阻的最⼩化是⾄关重要的，从⽽背场的设计能够 影响串阻的损失和接触形成的过程。本⽂中，研究的以液体铝和硅之间的相互 扩散为基础得到最优最⼩的背场接触间距。这些结果已经应⽤在丝⺴印刷的背 ⾯接触式和背⾯钝化硅的太阳能电池上。 图1 （a）所⽰的是背⾯钝化硅和背⾯接触式的太阳能电池的横截⾯。3个 变量⽤来描述背 ⾯结构--接触开缝的宽度（LCO），d1 ；铝层中扩散硅的最⼤传播极限， d2 ；接触⾯积，LP ，所以，（d2-d1）/2代表了在LCO的⼀侧（远离接触⾯ 积）的铝中的硅的传播。如图所⽰，在图1 （a）的截⾯模型中，LCO ，d1限制 了硅和铝的接触⾯积，电池背⾯全部覆盖着铝，LCO在结构的背⾯，⽽BSF在 LCO中形成，这是铝硅的相互扩散。图1 （b）的显微镜图⽚所⽰的是和图1 （a）相同背⾯结构的太阳能电池背⾯的⼀部分，深灰⾊部分（在d2⾥）在铝 层中是显⽽易⻅的，但不代表BSF的形成，因为它们⽐LCD （d2d1）要宽， 理解这种现象可以促进现在研究的发展。 抛光的Czochralski P型硅⽚，电阻率为1.5±0.5Ωcm ，覆盖着⽤加强等离⼦体 化学蒸汽沉积的介质绝缘层。LCO （d1）可以⽤丝⺴印刷蚀刻膏来得到，其中 包括的磷酸是⼀种有效的介质场的腐蚀剂，介质的腐蚀是通过在330℃的红外 炉中加热硅⽚4min 。干刻蚀膏会在⼏秒内在充满了⽤去离⼦⽔稀释的0.2%的 KOH的超声波清洗器中被清除。d1的值可在100-150µm范围内，为50µm的差 距（但真实值约⽐其⼤20µm ，这是由于刻蚀膏的扩散），丝⺴印刷后多出的 20µm的铝接触完全覆盖了背钝化和开缝。样品在烧结炉中烧结后会形成合 ⾦，3个发射峰值温度是：750℃、850℃和950℃。深灰⾊可⻅区域的宽度值 可以⽤光学显微镜测量。 铝层可以⽤扫⾯电⼦显微镜（SEM）和能量⾊散谱/能量⾊散x射线来表征 （EDS/EDX）。如图1 （a）所⽰，三层（A ，B ，C）分别是：BSF （A ：硅和 1%的铝合成）；共晶层或铝硅合⾦（B ：铝和12.6%的硅合成）；和多孔铝 C。对于背钝化太阳能电池，可以从两⽅⾯重新定义铝层：（1）在共晶合⾦ （⼤于铝和12.6%的硅的合成）中的深灰⾊可⻅区域（在d2范围内）；（2） 铝层的剩余部分是有铝粉浆的固体颗粒形成的。图2所⽰的是不同LCO宽度的 d1关系图，其中y轴是深灰⾊区域（硅在铝中的区间限制d2）的光学测量，对 应着烧结的峰值温度，LCO是500µm时，标绘的误差线表⽰了在光学显微镜分 析中的较⼩偏差。对不3个不同的d1值，图线为线性拟合，⽽相同的关于烧结 峰值温度的线性相关是值得⼈们注意的，其中斜率是（3±0.12）µm/℃ ，这意 味着LCO的增⻓速度是（1.50±0.06）µm/℃。此外，LCO边界处硅的横向扩散 限制[d2-d1]/2决定于以下参数：750℃时是（75±9），850℃时是 （225±30），950℃时是（375±90）。这些结果显⽰对于⼀定的烧结峰值温 度，硅在铝中的扩散范围是不变的，⽽且不受LCO宽度的影响，所以硅在铝中 的最⼤的扩散范围是可以预测的。 　　在950℃烧结峰值温度时，⽤EDX对两个样品中铝硅合⾦进⾏⾏扫描。图3 显⽰的是SEM显微图和EDX结果。样品在激光切割后，在以下条件下进⾏横截 ⾯的分析：加速电压10KV，检测电流780P