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光伏高效電池饕餮盛宴（三）

2012-08-22 09:59

　　3.高效晶體硅太陽能電池-LGBC電池

　　LGBC電池是有激光刻槽埋柵電極（Laser groove bury contact）工藝電池的簡稱。由UNSW開發(fā)的技術(shù)，是利用激光技術(shù)在硅表面上刻槽，然后埋入金屬，以起到前表面點(diǎn)接觸柵極的作用。如圖所示，發(fā)射結(jié)擴(kuò)散后，用激光在前面刻出20μm寬、40μm深的溝槽，將槽清洗后進(jìn)行濃磷擴(kuò)散，然后槽內(nèi)鍍出金屬電極。電極位于電池內(nèi)部，減少了柵線的遮蔽面積，使電池效率達(dá)到19.6%。

　　與傳統(tǒng)工藝的前表面鍍敷金屬層相比，這種電池具有的優(yōu)點(diǎn)是：柵電極遮光率小、電流密度高，埋柵電極深入硅襯底內(nèi)部可增加對基區(qū)光生電子的收集，濃磷擴(kuò)散降低濃磷區(qū)電阻功耗和柵指電極與襯底的接觸電阻功耗，提高了電池的開路電壓。

　　這種電池既保留了高效電池的特點(diǎn)，又省去了高效電池制作中的一些復(fù)雜的工藝，很適合利用低成本、大面積的硅片進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。目前這一技術(shù)已經(jīng)轉(zhuǎn)讓給好幾家世界上規(guī)模較大的太陽能電池生產(chǎn)廠。如英國的BP SOLAR和美國的SOLAREX等。

　　激光刻槽埋柵電池的大致工藝流程為：

　　硅片-》清洗制絨-》淡磷擴(kuò)散-》熱氧化鈍化-》開槽-》槽區(qū)濃磷擴(kuò)散-》背面蒸鋁-》燒背場-》化學(xué)鍍埋柵-》背面電極-》減反射膜-》去邊燒結(jié)-》測試。

圖：新南威爾士大學(xué) 激光刻槽埋柵電池 h ＝19.8%

　　4.高效晶體硅太陽能電池-OECO電池

　　OECO 電池是傾斜蒸發(fā)金屬接觸（Obliquely evaporated contact，OECO）硅太陽能電池的簡稱。

　　OECO 太陽電池是德國ISFH研究所從九十年代就開始研制的一種新型單晶硅電池。與其他高效電池相比，具有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新穎、制作簡單、電極原料無損耗、成本低廉和適合大批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。OECO電池結(jié)構(gòu)基于金屬－絕緣體－半導(dǎo)體（MIS）接觸，利用表面溝槽形貌的遮掩在極薄的氧化隧道層上傾斜蒸鍍低成本的Al作為電極，無需光刻、電極燒穿、電極下重?fù)诫s和高溫工藝即可形成高質(zhì)量的接觸，并且一次性可蒸鍍大批量的電池電極。更為重要的是當(dāng)這種電池制作面積從4 cm2擴(kuò)大到100 cm2時(shí)，效率也只是從21.1％略微降到20％，仍然屬于高效范圍，所以這種結(jié)構(gòu)的電池更適宜于工藝生產(chǎn)。

　　OECO結(jié)構(gòu)示意圖如圖8所示，電池的表面由許多排列整齊的方形溝槽組成，淺發(fā)射極n+位于硅片的上表面，在其上有一極薄的氧化隧道層，Al電極傾斜蒸鍍于溝槽的側(cè)面，然后利用PECVD蒸鍍氮化硅作為鈍化層和減反射膜

　　OECO電池有以下特點(diǎn)：

　�。�1）電極是蒸鍍在溝槽的側(cè)面，有利于提高短路電流；

　�。�2）優(yōu)異的MIS結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以獲得很高的開路電壓和填充因子；

　�。�3）高質(zhì)量的蒸鍍電極接觸；

　�。�4）不受接觸特性限制的可以被最優(yōu)化的淺發(fā)射極；

　�。�5）高質(zhì)量的低溫表面鈍化。

　　電池的制作具體過程為：

　　前表面機(jī)械開槽→化學(xué)腐蝕清洗→背面掩膜（擴(kuò)散）→前表面化學(xué)制絨→使用液態(tài)源POCl3進(jìn)行磷擴(kuò)散制作n+發(fā)射極→打開背面接觸→真空蒸鍍Al作為背電極→前表面低溫?zé)嵫趸纬裳趸淼缹?amp;rarr;前表面無需掩膜直接傾斜蒸鍍Al作為面電極→使用導(dǎo)電膠將各個(gè)面電極連接起來→采用PECVD法在前表面蒸鍍氮化硅作為鈍化和減反射層。

圖：德國 ISFH 的 OECO 電池 h＝21.1%