激光技术制作SE电池方案-杨正刚.pdf

1 激 光 技 术 制 作 SE电 池 方 案杨正刚 日期 二零一一年 七月 目录1前言 31.1SE电池原理 1.2激光技术制作 SE电池的优势 3 2 2激光 SE电池原理与设备 42.1原理 2.2设备 53激光技术制作 SE电池工艺流程 .4激光技术制作 电池的工艺参数设计 64.1配套扩散工艺参数 . 4.2激光二次扩散工艺参数 .65激光技术制作 SE电池的工艺关键点 .5.1扩散控制 .65.2激光二次扩散控制 .75.3激光二次扩散区域与三道印刷对准（正面银电极对准） .6结论 7 3 1前言1.SE电池原理电池原理电池原理电池原理SE电池是 选择性扩散电池 (selectiveemitter)。由中电光伏（ CSUN）的 赵建华博士发明。 SE电池的 主要特点是金属化区域磷高浓度掺杂，光照区域磷低浓度掺杂 。 金属化区域浓扩散区结深大 ， 烧结过程中金属等杂质不易进入耗尽区形成深能级，反向漏电小，并联电阻高；光照区域掺杂浓度低，短波响应好 ，短路电流高；横向扩散高低结前场作用明显，利于光生载流子收集等优点。 SE电 池的效率比常规电池的效率要高，因此国内一些企业研究采用不同的技术制作 SE电池。 1.2激光技术制作激光技术制作激光技术制作激光技术制作SE电池的优势电池的优势电池的优势电池的优势在普通的电池生产线上，扩散工序后增加激光设备，即可制作 SE电池 。 激光 技 术 制 作 SE电 池 在 工 序 上 比 常 规 SE电 池 工 序 要 简 单 ， 可 实 现 低 成 本 投 入 制造高效率电池 。 目前使用该技术的厂家有 Suntech、 Manz、 南玻和云南天达等公司。 J.R.Kohler在 2 0 0 9 年 Hamburg报告的研究结果 ， 他利用激光技术 ， 实现了 SE电池的制作。实验对比结果显示 SE电池比普通电池有 0 .5 %效率的提升。如表 1所示： 新南威尔士大学开发的激光 SE电池 ， 多晶电池效率可以达到 17.5%， 单晶效率达到 19%。单晶 SE电池如图 1所示： 表 1普 通电 池与 SE电 池电 性能 对比 4 图 1单晶 SE电池2激光 SE电池原理与设备2.1原理原理原理原理 单晶硅片和多晶硅片制绒后进行浅结热扩散 ， 利用激光根据金属化图形 将硅片扩散后形成的 PSG层作为杂质源进行掺杂处理 ， 驱入实现局部重扩散 ， 最后的工艺步骤与标准工艺相同。 激光技术如图 2所示（多晶同理）： 图 2激光二次扩散2.设备设备设备设备激光设备 5 Centrotherm 的激光设备，如图 3所示。 图 3Centrotherm 的激光设备Manz激光设备，如图 4所示。 图 4Manz的激光设备3激光技术制作 SE电池工艺流程 激光技术制作 SE电池工艺如下图 5所示： 图 5激光 SE电池工艺流程图 6 在原有的电池工艺基础上增加激光二次扩散步骤（红色）制作 SE电池。4激光技术制作 SE电池的工艺参数设计 4.1配套扩散工艺参数配套扩散工艺参数配套扩散工艺参数配套扩散工艺参数扩散工艺程序如表 2所示： 表 2扩散工艺程序步骤 时间（ m in） 温度（ ℃ ） 流量（ m l/m in） 尾 中 口 大氮 氧气 小氮11080080080081081016000002 210005003148008008008108104507404128568568568568562100059 00 61580080080081081021000712 1600000可以参考上述扩散程序及参数进行调整 ， 使扩散程序及工艺参数与激光二次扩散技术相匹配。 4.2激光二次扩散工艺参数激光二次扩散工艺参数激光二次扩散工艺参数激光二次扩散工艺参数根据扩散程序及工艺参数设计 ， 对激光设备 ， 选择设定匹配的激光二次扩散的参数。 5激光技术制作 SE电池的工艺关键点5.1扩散控制扩散控制扩散控制扩散控制要提高 SE电池的光谱响应及光谱响应范围 ， 提高电池效率 ， 需要对电池正 面无栅线区域制作浅的 PN结。又需要足够的 P源以利于使用激光二次扩散。对扩散程序调节方法 （ 1） 低温沉积，延长扩散程序第三步的通磷的时间。 7 （ 2） 调节（降低）扩散程序的第三步的工艺温度，增大通小氮（通磷 ） 的气体流量。（ 3） 高温扩散。调整扩散的时间和温度，制备高的方块电阻。5.2激光二次扩散控制激光二次扩散控制激光二次扩散控制激光二次扩散控制 激光二次扩散的结深要与后续的正面银电极烧结相匹配 。 使得正面银电极与电池片形成欧姆接触，且银电极不能烧穿结区。 调节方法 （ 1） 调节激光器的参数，控制扩散的结深。（ 2） 调节烧结炉参数，匹配激光二次扩散的 PN结。 5.3激光二次扩散区域与三道印刷对准（正面银电极对准）激光二次扩散区域与三道印刷对准（正面银电极对准）激光二次扩散区域与三道印刷对准（正面银电极对准）激光二次扩散区域与三道印刷对准（正面银电极对准）激光二次扩散区域与三道印刷（正面银电极）的对准是 SE电池的关键 。 是银电极与重掺杂（浓扩）区域形成欧姆接触的必须条件。 调节方法 使用对准片 （ 对准标片 ） 。 即在激光二次扩散的时候使用对准片 （ 对准标片 ） 。 控制激光二次扩散的参数的稳定性，以及三道印刷的定位参数。 6结论 （ 1）在常规的电池片工艺生产线上，增加激光设备，其它制程不变，使制 作SE电池成为可能。（ 2）采用激光技术制作 SE电池时，工艺方面进行扩散控制、激光二次扩散控制 、 激光扩散与三道银电极印刷对准控制 ， 烧结匹配调节来实现 SE电池制作工艺的调节。 （ 3） 对于激光技术制作 SE电池时 ， 也可以与正面银电极二次印刷技术结合 ， 来全面优化提高电池的效率。 （ 4） 激光设备可以与单晶 、 多晶电池 、 类单晶电池生产线兼容 ， 适应性较强 。