硅太阳电池扩散工艺研究

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1、学生毕业设计（论文）　题　　目　硅太阳电池扩散工艺研究　　　　　学院江西渝州科技职业学院　专　　业光伏材料加工与应用技术班级　08光伏（1）班　姓　　名　邢涛　　　　学　　号　　指导教师　赖国胜曹志伟完成日期2010年10月20日目录摘要11引言21.121.221.3…………………………………………………………………………………...22原理及方法32.1扩散均匀性影响因素32.2工艺气体流量对炉内温度的影响42.3废气排放位置对炉口均匀性的影响52.4排风量大小对炉口均匀性的影响62.5硅太阳电池所用的源扩散方法63比较研究73.173.273.383.483.58

2、4结论95致谢106参考文献11硅太阳电池扩散工艺研究摘要：对已经取得较普遍应用的硅太阳电池来说，开发新技术和优化制造工艺以降低电池的制造成本是目前是该领域最总要的努力方向之一。本文所研究的主要问题是降低成本硅太阳电池在工业化生产中扩散制作P-N结工艺。通过不同扩散工艺条件与电池的相关性能参数的关系，得出适于高转换率大规制作的最佳扩散工艺条件。在扩散这方面理论知识虽然比较成熟。但对工业化生产涉及的具体的工艺系统研究在国内还没相关报道。为了能够便于了解扩散制作P-N结理论及其工艺，本文对生产硅太阳电池的基本工作原理及其主要工作流程进行了描述。在理论方面，本文对扩散制作P-

3、N结、电极制作及应用在硅太阳电池P-N结烧结所关联的因素进行了分析。然后，论文从工艺流程对扩散方块电阻的阻值控制要求出发，结合正表面电极设计角度，利用扩散薄膜电阻对栅线间隔设计要求，分析了相关功率耗损。太阳电池产业所面临的最主要的问题之一是在如何保证电池高转换率前提下提高产量。对于扩散工序而言，确保高效率电池高产能面临的问题在于如何保障扩散的均匀性，优化扩散的均匀性主要采取温区补偿技术。论文针对影响扩散的均匀性的因素多而关联复杂等特点。重点难于控制气氛=厂因素进行系统实验研究，在气体流量、均流设计、炉内压强等方面提出了较好的优化实验方法，通过实验方法应用与工业生产，扩散

4、均匀性得到了较好的控制；并首次提出建立扩散气氛厂工程模型来分析扩散均匀性问题，同时论文给出了扩散气氛厂工程模型的思路分析。该模型研究方法可改善电池性能并而可以对产业化起了主导作用。从扩散均匀性对太阳电池性能的影响角度，论文通过实验分析了电池表面不同扩散浓度分析对电池少子寿命、开路电压，、短路电流及烧结的影响；同时，论文还分析了太阳电池表面余误差函数分布下不同扩散浓度对烧结工艺要求及填充因子的影响及对电池少子寿命及开路电压的影响。通过生产线实验验证，获得了一致的分析成果。经过进一步的工艺优化与分析，扩散工艺具有低成本生产高效硅太阳电池的广阔前景。关键词：硅太阳电池，扩散，

5、均匀性。转换效率，产量-11-1引言1.1晶体硅太阳电池能够取得高效转换效率的原因主要是基于表面钝化、湿氧氧化等技术的应用。新技术的开发与运用同时也极大地促进了太阳电池的商业化发展。在过去的10年，全球太阳电池的生产以年平均30％的速度快速增长，单晶硅和多晶硅太阳电池的增长所占比重最大，超过整个太阳电池增长的80％。1.2除产业化运用新技术外，太阳电池制作中工艺优化也非常重要的。太阳电池产业化所面临的主要问题之一是如何在保证电池高转换效率前提下提高产能。扩散制作P－N结是晶体硅太阳电池的核心，也是电池质量好坏的关键之一。对于扩散工序，最大问题在于如何保障扩散的均匀性。扩

6、散均匀性好的电池。其后续工艺参数可控性高。可以较好地保证电池电性能和参数的稳定性。扩散均匀性在高效率低成本电池产业推广方面主要有两个方向：一个是太阳电池P-N结新结构设计的应用，比如N型电池、SE(selectiveemitter)电池等；另一个是由于其他工序或材料新技术的应用需要寻求相应的扩散工艺路线，比如冶金硅用于太阳电池、Sunpower公司的Low-costrear-contactsolarcells和夏普公司的back-contactsolarcells等。这些都是扩散对均匀性要求新的研究方向。晶体硅产业化扩散制作P-N结所采用的扩散炉主要为管式电阻加热方式(

7、普遍选用Kanthal加热炉丝)，装载系统主要有悬臂式(loading／unloading)和软着陆(softcontactload-ing，简称SCL)两种，国内扩散炉以悬臂式为主，国外以SCL为主。相对于配置悬臂装载机构的扩散炉，SCL式扩散炉因其炉口密封性更易保障，并不采用石英保温档圈来保证炉门低温状态。工艺反应过程中SiC桨退出反应石英管外，这些设计上的优点减少扩散均匀性的影响因素，在工艺生产中能更好地保证扩散的均匀性；同时也极大地降低工艺粘污风险，为高效太阳电池产业应用提供硬件保障。这也是SCL式扩散炉逐步取代悬臂装载式扩散炉的