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利用常压化学气相沉积进行钝化接触及发射极


多年来,SCHMID的常压化学气相沉积设备(APCVD)制备的PSGBSG在高效光伏电池生产中表现出优异的性能。最新的结果表明,使用APCVD沉积的n型或p型掺杂多晶硅,易于实现常规PERC电池向高效n型电池的产线升级。

当下PERC电池的效率正接近工业化生产光伏电池的效率极限,基于n型硅片的钝化接触光伏电池发展迅猛,其首批中试线也已运行生产。不同的钝化层,如过渡金属氮化物、非晶硅和掺杂多晶硅层,在过去多年里已经被大量研究。尽管非晶硅展现了良好的钝化性能,但其在200摄氏度上的钝化衰减和苛刻的表面洁净要求使得掺杂多晶硅的方式更具优势

但是与制造成本经过多年优化的PERC电池相比,n型高效电池量产的难点在于每Wp成本,这主要是因为要增加额外的工艺步骤以及电极仍需使用银浆,尽管市场上也开始出现了用于多晶硅薄层接触的铝浆。

SCHMIDAPCVD设备在解决这两方面的成本问题有着很好的优势,不仅可以低成本沉积高性能的PSGBSG,而且能沉积结晶度达80%的原位掺杂多晶硅。如图1ECV曲线,方阻在110Ω/135Ω/之间,硼掺杂浓度在1020 cm-3 以上。

表面浓度和方阻可以在沉积后通过退火来调节,从图中可以看出相比于常规的 BBr3 扩散曲线有着显著的提高。

对于原位磷掺杂,同样可以得到类似的掺杂曲线。事实上,SCHMIDAPCVD技术是一种链式工艺,硅片通过陶瓷滚轮进行水平传送,因此优异的工艺效果不受硅片尺寸影响,可以用于生产M12/G12甚至更大尺寸的硅片。此外,高表面浓度可以实现高选择性和横向电导率,因此这些原位掺杂层也适用于n型和p型的背结电池(BJ)IBC电池的钝化发射极。[1]

860°C 880°C的温度下进行30分钟以内的后退火工艺便可获得优异的结晶多晶硅层。 从快速傅里叶变换(FFT)观察到的典型衍射点(图2)中可以看出,n型多晶硅层已经实现了完全结晶。 即使没有经过氢化,比如通过SiN烧结,烧结后的饱和电流密度J0测量值也达到了10 fA/cm2左右。

对从多晶硅沉积到最终的电池工艺过程中的结晶度的进一步研究表明,拉曼结晶度水平与多晶硅沉积设定温度之间密切相关。在 725°C的沉积温度下,结晶度为40%-50%;而在750°C的设定温度下,结晶度可以达到80%。对硼和磷掺杂剂不同的流量进行实验,结果表明沉积后的多晶硅层高结晶度适用于电池制备且经烧结后结晶完成。 [2]

SCHMIDAPCVD设备可以单面沉积多种膜层且绕镀很少,从BSGPSG(同样适用于激光掺杂 [3])到本征、p+n+掺杂的多晶硅都能沉积,为多种电池结构包括钝化接触/发射极或叠层结构提供了高选择性。当然根据特定的高效电池生产制备流程,也需要采用配套的工艺步骤。

为了进一步形成本征、n+p+掺杂多晶硅层,需要进行全表面刻蚀或选择性刻蚀,大多数情况下甚至要求单面刻蚀。众所周知光伏电池生产中对n掺杂硅层进行单面酸刻蚀 ,且基于氢氟酸的单面酸刻蚀已经量产多年了。当下光伏电池的生产成本也在不断优化降低, 而降低刻蚀工序成本的一种方案是利用单面链式碱刻蚀或使用添加剂的槽式碱刻蚀来替代酸刻蚀。然而,到目前为止,所有这些经验都是基于n掺杂硅片的,而p掺杂硅片则需要采用不同的工艺配方。

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