扩散轻掺杂方块电阻的均匀性研究

国家电投集团西安太阳能电力有限公司电力有限公司 杨爱静 李跃恒 陈 璐 高艳飞

本文通过研究了选择性发射极电池的工艺原理，不同设备制备的高方阻硅片的片内均匀性，并且在均匀性对电性能的影响。扩散方块电阻的均匀性对太阳电池的电性能至关重要，不仅影响到电池的转换效率，还影响到电池效率的分布，为解决轻掺杂区方块电阻的均匀性这个难点，需要使用低压扩散设备，对扩散时间，气体流量和工艺压力进行调节，然后进行工艺制作，会得到均匀性较好电性能的电池片。

引言：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。

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。目前，均匀发射极的掺杂浓度的高低是这一矛盾的折中水平。

1.实验部分

1.1 实验原理

扩散方块电阻的均匀性对太阳电池的电性能至关重要，不仅影响到电池的转换效率，还影响到电池效率的分布。目前，激光掺杂选择性发射极轻掺杂区的方阻在100～130Ω/□之间。受扩散炉密封性、工艺气体流量等设备和工艺的局限，方阻越高，均匀性越差，因此，如何保证轻掺杂区方块电阻的均匀性是本项目一个难点。

表1 常压扩散均匀性测设

表2 低压扩散均匀性测试

表3 不同扩散均匀性的电池片的电性能参数

1.2 实验方法

主要通过缩短扩散时间和降低扩散温度两种工艺方案实现将产线方阻90Ω/□升高至目标值。将原扩散工艺的扩散时间缩短4min，原扩散工艺的扩散温度降低15℃，低压扩散的压力从100mbar降到80mbar，常压扩散的压力保持不变。每组实验做一管，扩散工艺完成后，从每个恒温区的中间位置各抽取一片样片，使用similabWT1000少子寿命测试仪测试少子少子寿命，使用四探针方块电阻测试仪测试硅片中心点和四个边角的方块电阻。用以下公式确定扩散方阻的不均匀度。

我们采用常压扩散和低压扩散两种设备，对高方阻的均匀性进行了调试，结果如表1所示。

调节扩散的推进温度、推进时间和扩散压力，使方阻中心值控制在100-130匚/Ω，片间的均匀性在21%，见表2。

本实验的目的是将方阻中心值控制在100-130匚/Ω，方阻均匀性为8.7%。通过使用低压扩散设备，调节扩散的推进温度、推进时间和扩散压力进行调整。

以上数据看出，高方阻的扩散工艺时，尽量使用低压扩散设备，这样可以得出均匀性较好的扩散后硅片，为做激光SE技术提供良好的先决条件。

2.结论和讨论

由表3的电性能数据可以看出，常压扩散的均匀性太差，在通过激光SE技术后，造成电性能参数偏低；

使用常压扩散设备制备100-130匚/Ω高方阻的电池片，片间的均匀性在21%，均匀性太差，影响电性能参数；

使用低压扩散设备制备100-130匚/Ω高方阻的电池片，片间的均匀性在8.7%，均匀性较好，电性能参数表现良好。

扩散方块电阻的均匀性对太阳电池的电性能至关重要，不仅影响到电池的转换效率，还影响到电池效率的分布，为解决轻掺杂区方块电阻的均匀性这个难点，需要使用低压扩散设备，对扩散时间，气体流量和工艺压力进行调节，然后进行工艺制作，会得到均匀性较好电性能 的电池片。