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1、高方阻淺結(jié)與燒結(jié)報告黃興、王磊2011.10.17太陽能電池片的淺結(jié)結(jié)構(gòu)是實現(xiàn)高效太陽能電池的有效途徑之一；通常所說的淺結(jié)是指太陽能電池pn結(jié)結(jié)深小于0.3um；當(dāng)雜質(zhì)濃度大于1017cm-3時，Auger復(fù)合是半導(dǎo)體中主要的復(fù)合機制，而Auger復(fù)合速率與雜質(zhì)濃度的平方成反比關(guān)系，所以淺擴散可以有效減少載流子在擴散層橫向流動時的Auger，提高載流子收集效率；1、提高少子壽命2、提高短波吸收此圖為載流子收集幾率和產(chǎn)生幾率與電池片位置的關(guān)系，對于AM1.5G而言，約20%能量的入射光的吸收發(fā)生在擴散層內(nèi)，所以淺擴散可以提高這些短波段太陽光的量子效率，提高短路電流；結(jié)深越淺，短波光電轉(zhuǎn)
2、換效率越高。光電流強度用表示，如下圖顯示了在位置處的入射光強度和在處的光強度。在距離內(nèi)每單位時間吸收的能量為，為吸收系數(shù)。從下圖可得：(1)(2)初始位置，則微分方程的解為：(3)入射波長為500nm時，吸收系數(shù)≈104cm-1。入射光90%被吸收的距離為：(4)(5)3、減少死層此圖為光吸收71%時，最大的死層厚度與截止波長的關(guān)系，當(dāng)死層厚度越小，短波端截止波長越短，所以淺結(jié)可以展寬短波段的光譜效應(yīng)。4、提高開路電壓pn結(jié)自建勢壘電壓：；式中為受主雜質(zhì)濃度，為施主雜質(zhì)濃度。開路電壓隨的提高而增大。從上式可以看出隨著摻雜濃度的提高，開路電壓隨之提高。二、高方阻的缺點串聯(lián)電阻Rs=電極
3、電阻+體電阻+薄層電阻+接觸電阻。其中，在絲網(wǎng)印刷工藝下，前柵接觸電阻、體電阻和擴散層薄層電阻對串聯(lián)電阻貢獻最大。。高方阻使得表面薄層電阻明顯增加，增大了Rs，降低了FF。電流橫向電阻：功率損耗：；(1)；(2)式中為薄層電阻率；均勻光照下兩條細柵線的正中間電流為零，向兩側(cè)線性增加，到達柵線處為最大值，因此：，為電流密度。橫向功率損耗：(3)通過減小柵線間距離可以有效減小功率損失。方阻越高，需要越密的柵線與之配合，才能發(fā)揮出高方阻低表面濃度的優(yōu)勢，這其中有兩個難點，其一是高方阻均勻性的控制，其二是銀漿的選擇，需要綜合考慮銀漿的導(dǎo)電特性、粘度等，使之適合密柵高方阻的印刷燒結(jié)。三、高方阻
4、實現(xiàn)方法1、低溫淀積+高濃度淀積在較低溫度下淀積一個低濃度的薄擴散層，接著在較高溫度下加大源流量，在短時間內(nèi)進行高濃度擴散。由于時間很短故只在表面堆積一層高摻雜濃度的磷硅玻璃層，這樣會形成N+N結(jié)構(gòu)，在理論上不僅能降低了串聯(lián)電阻Rs，而且能提高開路電壓Voc。2、低濃度淀積+高濃度淀積+推進由于方案1可能由于表面濃度過高，引起表面復(fù)合比較大，藍光響應(yīng)變小。我們可以在這基礎(chǔ)上加一步在富氧下推進，這樣就能更好的匹配表面濃度和結(jié)深。這樣能在提高Voc的同時，提高Isc。四、高方阻與燒結(jié)實驗設(shè)計燒結(jié)目的：干燥硅片上的漿料，燃盡漿料的有機組分，使?jié){料和硅片形成良好的歐姆接觸。根據(jù)金屬-半導(dǎo)體接
5、觸電阻理論，接觸電阻與金屬勢壘（barrierheight）和表面摻雜濃度（Nd）有關(guān)，勢壘越低，摻雜濃度越高，接觸電阻越小1、銀漿成分：玻璃粉、銀顆粒、有機溶劑。銀顆粒：主要起導(dǎo)電作用。玻璃粉：腐蝕硅片表面自然氧化層和減反射膜，同時起永久鏈接劑的作用，提高金屬粉末燒結(jié)和金屬層與硅片之間的黏結(jié)性。有機溶劑：分散金屬和膠聯(lián)成分，它通過載體潤濕粉末表面，使?jié){料具有流變性。2、導(dǎo)電輸運方式1o銀晶粒與柵線直接接觸；2o通過極薄的玻璃層隧道效應(yīng)導(dǎo)通；3o通過金屬顆粒沉積的玻璃層的多重隧道效應(yīng)；3、歐姆接觸形成過程1o有機物的揮發(fā)；2o玻璃料在減反射膜表面聚集；3o玻璃料腐蝕穿過減反射膜；4o
6、玻璃料通過與發(fā)生氧化懷遠反應(yīng)產(chǎn)生腐蝕坑；5o銀顆粒在冷卻過程中于腐蝕坑處結(jié)晶：（1）與PbO和Si發(fā)生的氧化還原反應(yīng)類似，玻璃中的Ag2和Si發(fā)生如下反應(yīng)：（2）Ag和被腐蝕的Si同時融入玻璃料中。冷卻時，玻璃料中多余的Si外延生長在基體上，Ag晶粒則在Si表面隨機生長。（3）在燒結(jié)過程中通過氧化還原反應(yīng)被還原的金屬Pb呈液態(tài)，當(dāng)液態(tài)鉛與銀相遇時，根據(jù)Pb-Ag相圖銀粒子融入鉛中形成Pb-Ag相。Pb-Ag熔體腐蝕Si的晶面。冷卻過程中，Pb和Ag發(fā)生分離，Ag在Si晶面上結(jié)晶。銀漿料的類型：常規(guī)方阻正銀漿料，高方阻、淺結(jié)正銀漿料，常規(guī)方阻、高固含量正銀漿料，高方阻、高固含量正銀漿料
7、，無鉛正銀漿料。新型電池漿料：兩次印刷漿料，N型電池漿料，填孔印刷漿料（MWT電池）。4、燒結(jié)過程5、實驗方案目的：在與常規(guī)燒結(jié)工藝對比的基礎(chǔ)上，尋找找出適合高方阻淺結(jié)的溫度范圍；高方阻淺結(jié)與常規(guī)工藝相比，最主要的變化是摻雜濃度的變化和結(jié)深的變化。問題：（1）常規(guī)工藝漿料是否適用？（2）燒結(jié)溫度如何變化，變高或者變低？關(guān)鍵因素：時間（帶速）、溫度（最后兩個溫區(qū)）、漿料類型可控因素：排風(fēng)、冷卻水，對燒結(jié)過程影響較小。DOE方案：試驗方案為全因子設(shè)計。關(guān)鍵因子
