[00113467]基于PERC电池的激光掺杂选择性发射极工艺研究

①课题来源与背景 课题来源于上级单位黄河上游水电开发有限责任公司的科技计划项目。目前,光伏行业竞争激烈,提高太阳能电池的转换效率是提高行业竞争力最主要的方法之一。另外,光伏“领跑者”计划对电池及组件的要求越来越高,也要求我们不断提高电池的转换效率。 ②研究目的与意义 本项目主要目的是通过该项目的开展形成稳定可用于大规模生产的扩散工艺、激光掺杂工艺和正电极印刷精确对位工艺。形成一套基于PERC电池的激光SE工艺技术。 本项目通过对基于PERC电池的激光掺杂选择性发射极工艺技术研究,掌握了激光掺杂选择性发射极工艺难点,通过实验得到各工序工艺控制点要求范围,掌握了适合现有PERC高效电池生产的激光掺杂选择性发射极工艺,打破其他光伏企业对该项工艺和技术的封锁。为进一步提升PERC高效电池生产线进行了技术储备及前期铺垫。 ③技术原理及性能指标 在常规的均匀发射极太阳电池技术中,对于发射极的掺杂程度,存在着减少载流子复合和良好的欧姆接触这一对矛盾,发射极轻掺杂时,可以减小少数载流子的复合,提高太阳电池短波区域的光谱响应增强电流的收集,增加短路电流密度,但是增大了发射极与栅线电极之间的接触电阻,降低了太阳电池的填充因子。当发射极重掺杂时,可以减少发射极与栅线电极之间的接触电阻,但是由于较高的缺陷态密度,增加了少数载流子的复合,降低了太阳电池短波区域的光谱响应,最终导致太阳电池开路电压和短路电流的降低。 选择性发射极电池（selectiveemittersolarcell,简称SE电池）结构可以很好地解决这一矛盾。SE电池即是在收集电流的栅线电极以下采用局域的发射极重掺杂,以得到较低的接触电阻,而在产生光电子的太阳电池受光区域采用发射极轻掺杂,防止少数载流子的复合。由此可见,该结构可以同时改善电池的开路电压、短路电流和串联电阻,最终提高电池的转换效率。 通过本项目研究,激光掺杂在PERC电池工艺基础上,将电池转换效率绝对值提升0.20%。 ④取得成果、技术的创造性与先进性 a.通过研究实验自主开发了一套扩散工艺,使扩散方块电阻在120Ω/□左右时,方块电阻的片内不均匀度≤6%。 B.通过研究基于PERC电池增加激光掺杂选择性发射极后实验结果平均效率达到21.7%以上。 c.形成了一套基于PERC电池的激光掺杂选择性发射极工艺方案。 本项目通过实验研究,形成一套基于PERC电池的激光掺杂选择性发射极工艺方案,通过验证,激光掺杂在PERC电池工艺基础上,电池绝对值有0.23%的效率提升。 ⑤技术的成熟程度,适用范围和安全性 该技术方案制备选择性发射极太阳电池在目前PERC电池制造工艺流程上只增加激光掺杂一个步骤,通过研究已获得电池转换效率0.2%以上的提升。生产工艺上只需增加用于掺杂的激光设备。激光设备商已开发出适合大规模生产的激光掺杂设备,设备安全可靠,该类设备已经在行业内得到应用,技术成熟度高。此项研究成果,适用于PERC电池生产线的进一步技术升级。 ⑥应用（推广）情况及存在的问题 目前在太阳能电池生产制造厂商艾旭、乐叶、晶科等,PERC电池生产线已逐步推广激光掺杂选择性发射极工艺。该技术需要正电极栅线和重掺杂区的精准对位重叠对,正面电极的丝网印刷机对位方式和印刷精度有着更高的要求。 ⑦知识产权情况及论文发表情况等。 发表论文1篇,已录用。 杨爱静,李跃恒,陈璐,高艳飞,“扩散轻掺杂方块电阻的均匀性研究”,《电子世界》。 申请发明专利1项。 “一种PN结的制作方法”,发明专利,专利受理号：201810595996.3。