选择性电极型晶硅太阳能电池金属栅线印刷位置精度的检测方法.pdfVIP

选择性电极型晶硅太阳能电池金属栅线印刷位置精度 的检测方法 选择性电极型晶硅太阳能电池以及目前量产中的困境 晶硅太阳能电池中的电子空穴对在光子作用下由稳态进入激发态，部分激发状态下的电子空穴对分离 为电子和空穴，在外部电路导通的情况下形成电流回路，实现光能到电能的转换。选择性电极型晶硅太阳 能电池受光面30 的高方阻特性可以提高光电转换率，而栅线印刷区域的低方阻重扩区31 具有更好的导电 性能，因此选择性电极型晶硅太阳能电池具有更好的综合光电转换效率。 目前产业化量产中采用的选择性电极制备工艺主要有如下几种： 1、在扩散工艺前采用喷蜡技术对预定的栅线印刷区进行选择性喷涂，对于P 型太阳能电池而言，蜡 液中携带有高浓度n 型施主杂质，并将在扩散工艺中向栅线印刷区掺杂高浓度载流子，实现对栅线印刷区 的选择性重扩散。 2、对电池片整个正表面进行低方阻重扩散后，采用丝网印刷工艺对受光面区域印刷刻蚀浆料。在刻 蚀浆料对受光面表层的刻蚀作用下，新的受光面将具有随着刻蚀深度而降低的扩散浓度。借助网板图形的 保护，栅线印刷区没有印刷刻蚀浆料，因此将保留扩散工艺形成的重扩散浓度。 3、对电池片整个正表面进行高方阻低扩散后，采用激光刻蚀的方法将外部高浓度载流子扩散到栅线 印刷区域，而受光面高方阻特性维持不变。 无论采用何种方法实现栅线印刷区31 的低方阻重扩散，后道工艺中形成的减反射膜20 都会在光学角 度降低重扩区31 与低扩散区30 的可识别性，因而目前普遍使用中的丝网印刷设备不能有效识别重扩区31 的实际位置，金属栅线丝网印刷工艺只能以工艺边或中心点为参照基准进行对位印刷，并且不得不继续沿 用前道重扩区形成工艺中采用的硅片定位方法，同时在金属栅线印刷定位过程中假定重扩散栅线印刷区严 格对应预定位置。为提高重扩散栅线印刷区的位置精确性，前道重扩区形成工艺设备必须增加成本投入提 升定位精度等级。 实际量产中，从前道重扩散栅线印刷区的形成、去磷硅玻璃、减反射膜制备到后道金属栅线的丝网印 刷，各个工艺之间以流水线工作模式相互衔接却又彼此独立，因此一旦前道重扩区形成工艺中的参考工艺 边在某个中间工艺中发生混乱，后道丝网印刷工艺将以错误的参考边为基准进行栅线印刷，其结果是金 属栅线的盲印 。准方片或菱形片以及电池片的尺寸公差也将使丝网印刷定位更加复杂。因此，以工艺边 或中心点为基准的定位方式中，前后道工艺具有高度的依赖性，前道重扩区形成工艺中的定位误差也会与 后道金属栅线丝网印刷工艺中的定位误差一起累计成为栅线与重扩区之间的重合性偏差。 随着金属栅线10 宽度的不断降低，重扩区31 宽度的降低不仅可以进一步提高选择性电极型电池片的 转换效率，也可以降低生产成本，尤其针对采用喷蜡技术实现选择性重扩区的工艺更是如此。然而重扩区 宽度的降低进一步提高了丝网印刷工艺中的对位精度要求。在对边或对中心点的对位方式中，前后工艺的 依赖性和误差累积特性已成为限制选择性电极型电池片发挥其技术优势的瓶颈。 以重扩区图形识别技术为基础的图形定位方法，通过识别电池片上选择性重扩区的实际位置调整网板 或电池片的位置进行栅线印刷对位。这种以实际测量结果为基准的图形定位方法，不再采用假定的重扩区 位置为基准，不仅可以有效隔离前道重扩区形成工艺中的定位偏差，同时也可以规避工艺链中由于电池片 翻转而丢失参考基准的问题。对于准方片、菱形片和大尺寸公差的电池片，金属栅线的对位印刷也将以重 扩区图形位置为基础而不取决于电池片形状，因此也能实现准确定位。图形定位的精确性也为进一步降低 重扩区宽度提供了可行性。 然而，采用图形定位技术进行栅线印刷后，常规光学检测方法无法检测金属栅线10 的实际印刷位置 与重扩散栅线印刷区31 的重合精度。如图1 所示，减反射膜20 降低了重扩区31 和低扩区30 之间的可识 别性，更为重要是，金属栅线10 对检测光源01 的反射能力大大高于电池片表面对光线的反射能力，金属 栅线10 的反射光02 将给金属栅线周边区域带来光污染，造成无法视觉识别重扩区31 的位置。 图1 金属栅线的反光造成无法视觉识别重扩区位置 光致发光技术虽然在图像采集过程中没有入射光源，因此可以避免金属栅线反射光造成光污染的问题， 但由于光致发光效率的局限、减反射膜以及晶格的干扰，重扩散栅线印刷区的识别并不可靠。同时由于光 致发光检测部件需要在超低温环境下工作，成本高，环境要求苛刻，因此不适合作