目前采用下列方法
:
[1] 激 光 刻
槽
用激光刻槽的方法可在多晶硅表面制作倒金字塔结构,在
500~900nm 光谱范围
内,反射率为
4~6%,与表面制作双层减反射膜相当。而在(100)面单晶硅化学制作绒面的
反射率为
11%。用激光制作绒面比在光滑面镀双层减反射膜层(ZnS/MgF2)电池的短路电流要
提高
4%左右,这主要是长波光(波长大于 800nm)斜射进入电池的原因。激光制作绒面存在
的问题是在刻蚀中,表面造成损伤同时引入一些杂质,要通过化学处理去除表面损伤层。该
方法所作的太阳电池通常短路电流较高,但开路电压不太高,主要原因是电池表面积增加
引起复合电流提高。
[2]化学刻槽
应用掩膜
(Si3N4 或 SiO2)各向同性腐蚀,腐蚀液可为酸性腐蚀液,也可为浓度较
高的氢氧化钠或氢氧化钾溶液,该方法无法形成各向异性腐蚀所形成的那种尖锥状结构。据
报道,该方法所形成的绒面对
700~1030 微米光谱范围有明显的减反射作用。但掩膜层一般
要在较高的温度下形成,引起多晶硅材料性能下降,特别对质量较低的多晶材料,少子寿
命缩短。应用该工艺在
225cm2 的多晶硅上所作电池的转换效率达到 16.4%。掩膜层也可用丝
网印刷的方法形成。
[3]反应离子腐蚀(RIE)
该方法为一种无掩膜腐蚀工艺,所形成的绒面反射率特别低,在
450~1000 微米
光谱范围的反射率可小于
2%。仅从光学的角度来看,是一种理想的方法,但存在的问题是
硅表面损伤严重,电池的开路电压和填充因子出现下降。
[4]制作减反射膜层
对于高效太阳电池,最常用和最有效的方法是蒸镀
ZnS/MgF2 双层减反射膜,其
最佳厚度取决于下面氧化层的厚度和电池表面的特征,例如,表面是光滑面还是绒面,减
反射工艺也有蒸镀
Ta2O5,PECVD 沉积 Si3N3 等。ZnO 导电膜也可作为减反材料。
2.2 金属化技术
在高效电池的制作中,金属化电极必须与电池的设计参数,如表面掺杂浓度、
PN
结深,金属材料相匹配。实验室电池一般面积比较小
(面积小于 4cm2),所以需要细金属栅
线
(小于 10 微米),一般采用的方法为光刻、电子束蒸发、电子镀。工业化大生产中也使用电
镀工艺,但蒸发和光刻结合使用时,不属于低成本工艺技术。
[1]电子束蒸发和电镀
通常,应用正胶剥离工艺,蒸镀
Ti/Pa/Ag 多层金属电极,要减小金属电极所引起
的串联电阻,往往需要金属层比较厚
(8~10 微米)。缺点是电子束蒸发造成硅表面/钝化层介
面损伤,使表面复合提高,因此,工艺中,采用短时蒸发
Ti/Pa 层,在蒸发银层的工艺。另
一个问题是金属与硅接触面较大时,必将导致少子复合速度提高。工艺中,采用了隧道结接
触的方法,在硅和金属成间形成一个较薄的氧化层
(一般厚度为 20 微米左右)应用功函数较
低的金属
(如钛等)可在硅表面感应一个稳定的电子积累层(也可引入固定正电荷加深反型)。
另外一种方法是在钝化层上开出小窗口
(小于 2 微米),再淀积较宽的金属栅线(通常为 10 微
米
),形成 mushroom—like 状电极,用该方法在 4cm2Mc-Si 上电池的转换效率达到 17.3%。
目前,在机械刻槽表面也运用了
Shallowangle(oblique)技术。
2.3PN 结的形成技术
[1]发射区形成和磷吸杂
对于高效太阳能电池,发射区的形成一般采用选择扩散,在金属电极下方形成重
杂质区域而在电极间实现浅浓度扩散,发射区的浅浓度扩散即增强了电池对蓝光的响应,
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