制造光伏电池的关键步骤

——虽然绝大多数光伏制造商都使用 p 型硅片，但 n 型硅片可以提高效率

　　可以说，晶硅光伏电池最重要特性就是其

p-n 结。虽然电池的其他特性也会影响转换效

率，但

p-n 结却是电池的基本功能。

　　在

p 型和 n 型半导体区的交界面处，在入射光的激发下产生了载流子，且其电性相反，

因此产生了电流和电压。现在大规模生产的光伏电池，绝大多数使用的都是

p 型硅片，其基

底材料就是硼掺杂的

P 型硅片。在生产过程中，将磷掺杂的 n 型区引入到硅片的向阳面就形

成了电池的发射极。

　　为了制作

p-n 结，发射极中磷掺杂浓度必须高于硼掺杂浓度。根据工艺设置，p-n 结或

者发射极的深度约为

0.2～1μm。

　　制作

p-n 结有几种可行技术，相比其他广泛使用的热扩散技术，离子注入和 PECVD 在

相对小范围内使用。

　　热扩散通过两个环节将掺杂原子引进硅片。首先，将硅片涂布上掺杂剂。该环节可以通
过丝网印刷、喷涂、或者化学气相沉积（

CVD）完成。然后，将硅片置于 800

℃～900℃下加

热，使掺杂原子扩散进入硅片。

　　扩散

　　制作发射极最常见的技术包括磷硅玻璃（

PSG）中磷原子的热扩散，该过程可以使用

分层式烘炉使

400 至 1000 片电池同时被掺杂。

　　硅片暴露在平均温度约

820

℃～860℃的氮、氧气（N2/O2）氛围下，在其表面形成一

层薄薄的

SiO2。另外，在工艺氛围中也注入了三氯氧磷（POCl3）。

　 　 三 氯 氧 磷 （

POCl3 ） 分 解 并 与 氧 气 （ O2 ） 反 应 形 成 氯 气 （ Cl2 ） 和 五 氧 化 二 磷

（

P2O5）。氯气（Cl2）很容易与大多数金属反应，这样就能清除硅片表面的金属杂质。否

则，就会对

p-n 结产生不良影响。

　　同时，五氧化二磷（

P2O5）扩散进硅中，形成了掺杂源

——磷硅玻璃（PSG），磷硅

玻璃中的磷原子再扩散进硅片。这步叫做

“驱动”（drivein）。有时是在比其他环节更高的温

度下进行的。

　

    通常来说，完整的扩散工艺流程包括如图 1 的四个主要步骤，用时约 1 个小时。