晶体硅太阳电池工艺技术应用.ppt

晶体硅太阳电池工艺技术应用
晶体硅太阳电池工艺技术应用
一、晶体硅太阳电池工艺原则
低成本
大批量
二、表现方式
大片化，薄片化，高效化
大片化
多晶硅片210*210（mm）
面积441cm2
单晶硅片156*156（mm）
cm2
薄片化≥220μ
薄片化是把双刃剑，薄片化可以降低成本。但是，碎片率会增加。国际上晶片供应商都是朝220μ方向看齐，薄片化会对第三世界太阳电池生产商而言会形成一道强大技术壁垒。
中国有可能在未来156×156（mm）单晶硅片生产上，占有让之地。
中国有批量生产8吋单晶炉设备的厂家；
各地已有不少厂家在上8吋单晶炉，150×150（mm）晶片已问世。高邮江苏顺大半导体发展有限公司拉的8吋单晶，镇江环太硅科技公司切片；
无锡尚德太阳能电力有限公司刚之竣工一条年产25MW，生产单晶硅和多晶硅156×156（mm）、150×150（mm）太阳电池生产线。
三、光伏技术的发展
晶体硅太阳电池是光伏行业的主导产品，占市场份额的90%，尤其是多晶硅太阳电池的市场份额已远超过单晶硅电池的市场份额，自从六十年代太阳能电池作为能源应用于宇航技术以来，太阳能电池的技术得到非常迅速的发展，单晶硅太阳能电池的转换效率已接近25%，多晶硅太阳能电池的转换效率已接近20%。图1显示了单晶硅太阳能电池转换效率的发展过程，1980年以后的转换效率的世界纪录主要由澳大利亚新南威尔斯大学保持。
图1单晶硅太阳能电池转换效率的发展过程
实验室高效太阳能电池的研究
太阳能电池是一种少数载流子工作器件，当光照射到一个P－型半导体的表面上，光在材料内的吸收产生电子与空穴对。在这种情况下，电子是少数载流子，它的寿命定义为从其产生到其与空穴复合之间所生存的时间。少数载流子在电池内的寿命决定了电池的转换效率。因此要提高电池的转换效率，就必须设法减少少数载流子在电池内的复合，从而增加少数载流子的寿命。影响少数载流子寿命的因素有:
1）体内复合；2）表面复合；3）电极区复合。
1）体内复合
减少晶体硅体内的复合，首先要选用适当的掺杂浓度的衬底材料。一般太阳能电池制造所用的硅片的电阻率在到1cm 左右。提高晶体的质量，减少缺陷和杂质，是提高少数载流子寿命的重要手段。吸杂(gettering)工艺能有效的提高材料的质量。钝化(passivation)工艺能有效地减少晶体缺陷对少数载流子寿命的影响。
2）表面复合
减少表面复合通常采用在硅表面生成一层介质膜如二氧化硅(SiO2)和氮化硅(SiN)。这种介质膜完善了晶体表面的悬挂键，从而达到表面钝化的目的。如果这种介质膜生成在n－型硅的表面，由于在这些介质膜内固有的存在作一些正离子，这些正离子排斥了少数载流子空穴向表面移动。另外一种表面钝化的方法是在电池表面形成高－低结(high-low junction)。这种结在表面产生一个电场,从而排斥了少数载流子空穴向表面移动。