发布时间 : 星期一 文章高效晶体硅太阳能电池背场钝化技术更新完毕开始阅读69f9a188cc22bcd126ff0c1f
在第三个试验中，更详细的评价了这些薄膜层的潜力。未制绒的太阳能电池烧结步骤后的电压可以达到682mV。在这些样品的正反面上采用了金属接触，也测量了它们的电池特性（表6）。得到的674mV开路电压表明了SiCx层的较高的潜力。
金属化
由于丝网印刷技术的成熟性和较高的生产率，它已经成为今天工业化制造的太阳能电池金属化中常用的技术。然而，网格线的较差的深宽比，较高的线电阻，下面发射极的较高的杂质浓度都是不尽如人意的特性。这些特点驱使人们寻找可替代的金属化方案。第一个未采用丝网印刷作为正表面金属化的电池片由BP Solar制造（图8）。
这里，接触层被埋在凹槽下，由激光加工，并展现了较强的磷扩散。接触结构是Ni与Si接触的多金属层。表面的其余部分被扩散发射极所覆盖，它由SiNx钝化。由于发射极较低的色差损失和较好的电学性能，该电池结构的总体性能很好。
两层金属化工艺，如LGBG工艺相信可与丝网印刷相媲美。工艺的第一步，在硅表面形成一条窄的金属线。这个种子层需要有好的机械性能，以及与硅表面较好的电学接触。在随后的生长步骤，这条线由电镀工艺加厚，以增加线传导率。采用这两层工艺，有可能在金属和工艺参数方面优化两个步骤，改善前表面金属化的性能。 光致电镀
对于增厚的种子层，采用了光致电镀工艺。该工艺利用了电池的光伏效应，在电镀中只与全部金属化的背表面接触（见图9）。另外，该工艺与化学镀层相比具有更高的沉积速率。
该工艺应用于高效太阳能电池已超过十年，并得到了很高传导性能的前接触，高宽比为1:2。如今，采用了该工艺增加了丝网印刷的窄线的导电性。15.6×15.6cm2多晶硅电池上的转换效率显著的增加了0.3到0.5%，并节省了丝网印刷中的银浆使用量。当然，光致电镀工艺的全部潜力必须在种子层具有更好的电学和几个性能前提下才能获得。 移印法
由于可制造小于50μm的结构，移印法成为了丝网印刷的可替代技术。尽管可以印刷很窄的接触线条，印刷的接触层的高度同时降低了，导致了线条传导性的降低。然而，与随后的光致电镀技术相结合，移印法是形成种子层的好选择。为了进一步增加线条的分辨率，我们采用了热熔浆料，并获得了很有希望的结果。为了采用热熔浆料，有必要改变移印法，即加热印刷图案。优化了工艺温度、印刷图案和其它工艺参数以获得窄的和连续的线条。我们在100×100mm2 Czochralski硅上采用了该工艺，主要的步骤有： 1、化学制绒
2、发射极扩散60Ω/sq+PSG刻蚀 3、前表面SiNx:H溅射 4、背面Al丝网印刷 5、前栅条移印法 6、共烧结 7、边缘隔离 8、光致电镀
印刷线条的宽度为50μm。表7是电池参数。实现的转换效率为17.9%。采用传统的银浆丝网印刷方法获得了类似的结果。
激光烧结/金属粉末熔融
第二层种子层技术包括将金属颗粒粉末沉积到电池表面上。金属粉末有扫描激光烧结或熔融以形成接触线（图10）。剩余的金属粉末很容易的从表面去除，并留下激光烧结线条。尽管可以通过反复进行此工艺而增加接触线条的高度，但我们只形成了较小的种子层，由光致银电镀方法使它增厚。
图11是光致电镀步骤后的激光烧结结构。激光烧结形成的接触既细又薄，导电性是由种子层上的电镀银产生的。
小区域(1×1cm2)的最初电池结果显示，转换效率为14.0%，尽管选择了重掺杂(18Ω/sq)的发射极。实现的开路电压为622mV。采用SunsVoc测量的伪FF为78%。尽管该值低于最佳值，但表明采用激光工艺有可能避免发射极和空间电荷区域的严重损伤。 Ni的化学电镀
Ni电镀被BP Solar的高效太阳能电池制造中的激光埋入接触工艺所采用。在该工艺流程中，需要在硅表面形成凹槽，然后进行损伤刻蚀和磷的重掺杂扩散。采用一步工艺形成前表面结构非常合适。
这促使了采用激光烧蚀工艺去除标准电池前表面SiNx层的线条。SunsVoc测量表明该工艺没有损伤下层的硅，即PN结。在无凹槽表面和中度掺杂发射极上优化了Ni电镀工艺。图12是制绒的硅表面的Ni电镀。
在最初的实验中，我们采用了具有氧化物钝化的发射极和背表面结构的电池。由于氧化硅的不尽如人意的吸收系数，不损伤下层的硅而烧蚀氧化物是不可能的。因此，在实验中使用了光掩膜来遮盖化学刻蚀步骤，从而打开正面氧化物的栅条结构。18.9%的转换效率表明，电镀工艺的质量良好，尽管通过减少串联电阻仍有改善的空间。由于可以通过无损伤激光工艺来打开SiNx前表面栅条，有理由相信即使没有重扩散凹槽，Ni凹槽将会是形成种子层的较好的方案。 金属气雾喷射
在太阳能电池表面沉积种子层的一种方法是金属喷射。然而，标准的浆料无法使用，因为其较大的颗粒尺寸(5-10μm)，将会造成堵塞，这会成为喷射方法的一个严重问题。根据经验，喷嘴的尺寸至少要是颗粒的六倍，因此浆料不能直接印刷。采用了金属气雾以及特殊设计的印刷头（见图13）。在印刷头中，气雾被包裹于环状的气流中，以避免气雾一开始就与尖头相接触。环状的气流对于实现印刷线条宽度小于尖头直径非常重要。采用200μm直径的喷头可以获得50μm宽的线条。另外，印刷结果与喷头和衬底之间的距离无关，使得该技术适用于不平整的衬底。
试验了大量的浆料和非颗粒墨水。尽管非颗粒墨水的印刷结果很好，电学（接触电阻和导电性）与机械（粘合性）性能却不能令人满意。因此采用了改良的标准银浆，不管相对较大的颗粒尺寸，我们成功的获得了50-60μm的线条宽度。使用该工艺制造多晶硅电池的前栅条，并采用了以下步骤：