N型双面单晶硅电池生产工艺探索.docx

摘要:阐述了一种基于标准晶硅太阳能电池生产线的N型双面晶硅电池制作工艺流程。制作得到了正面平均效率达17.0%、背面平均效率达14.7%的N型双面单晶硅电池。实验中制备的N型电池片最高综合效率达20.2%，在此基础上还具有很大的提升空间。该制作工艺流程对于N型晶硅电池的大规模生产具有重要的参考价值。关键词:N型;双面;太阳能电池;生产工艺中图分类号:文献标识码:文章编号:1001－9006(2014)02－0043－03TM914ADOI:10.13661/ki.issn1001-9006.2014.02.008ProcessＲesearchonProductionoftheN-typeSiliconBi-facialSolarCellZHANGXiaobin1，ZHANGZhongwei1，HUANGLun2(1．CentralＲesearchAcademyofDEC，611731，Chengdu，China;2．DECMAGISolar，214203，Yixing，Jiangsu，China)Abstract:ThispaperdescribestheproductionprocessoftheN-typesiliconbifacialsolarcellbasedonstandardproductionlineofcrystallineSicells．TheN-typesolarcellsfabricatedhaveobtainedanaveragefrontefficiencyof17.0%andreareffrciencyof14.7%，withthebestonehavinganoverallefficiencyof20.2%expectingfurtherenhancementinthefuture．TheprocesspresentedhereinprovidesanimportantreferenceformassproductionoftheN-typesiliconsolarcells．Keywords:N-type;bifacial;solarcell;productionprocess传统晶硅太阳能电池的核心结构为PN结。该PN结的制备方法一般有两种:一种采取在P型硅片基底上进行磷扩散制得，基于该方法得到的太阳能电池可称为P型电池;另一种可采取在N型硅片基底上进行硼扩散制得，该方法得到的电池被称为N型电池。由于N型硅片比P型硅片具有更长的少子寿命，N型电池通常可以制作成双面受光型电池以增加电池的输出功率。目前，光伏市场上的主流电池产品还是P型晶硅电池，P型单晶硅电池的产业化转换效率已经稳定在18%以上。然而，由于原来困扰N型硅电池的难题在逐渐地被攻克［1］，加上P型晶硅电池效率的提升空间已十分有限，人们越来越关注少子寿命更高、发展潜力更大的N型电池。本文将基于N型双面单晶硅电池的生产工艺进行初步探索和研究。1实验本实验是针对N型晶硅电池生产工艺的探索研究，因此实验全过程主要基于现有太阳能电池生产线设备而实现，所用实验材料均采购于各大知名生产厂商，实验工艺对于N型晶硅电池大规模量产具有重要的参考价值。1.1电池结构本实验所采用衬底为N型单晶硅片，正面和背面的电极均采用栅线结构，制备的N型电池具备双面受光特性。其剖面结构如图1所示。其中从上至下依次为:正面金属电极、正面SiN抗反射层、正面SiO钝化层、发射极p+层、x2收稿日期:2013－11－19作者简介:张小宾(1982－)，男，2010年毕业于中国科学院半导体研究所，工学博士，工程师。现在东方电气集团中央研究院从事太阳能材料与器件研究。43N型双面单晶硅电池生产工艺探索张小宾1张中伟1黄仑21．东方电气集团中央研究院，成都611731;2．东方电气集团(宜兴)迈吉太阳能科技有限公司，江苏宜兴214203第28卷Vol.28总第110期2014.06.25基底n型层、背场n+层、背面SiN抗反射层和背层。接着用HF酸对硅片进行清洗，以去除硅片表面的SiNx掩膜层和磷硅玻璃(PSG)层。为了保证硼扩散层的表面质量，实验中采用氧化的方法对硼扩散表面进行了钝化处理。表面钝化后对硅片正面、背面进行镀膜，在双面均形成SiNx抗反射层(约70nm)。最后，对材料片进行丝网印刷，正面采用银铝浆，背面采用银浆，正面和背面均采用栅线结构网版，再经过烧结处理最终得到可双面受光的N型单晶硅太阳能电池片。硼扩散是本实验中的核心步骤。本实验中采用硼扩散源为太阳能电池工业生产中常用的三溴化硼液态源(BBr3)，其扩散原理是在高温下向放置硅片的扩散炉内通入N2、O2和BBr3的混合物质，其中BBr3由N2作为载气鼓泡进入炉内，BBr3首先和O2发生预反应生成硼的氧化物B2O3，接着