光伏产业之高效太阳能电池技术深解（二）
LGBC电池是有激光刻槽埋栅电极 (Laser groove bury contact) 工艺电池的简称。由UNSW开发的技术，是利用激光技术在硅表面上刻槽，然后埋入金属，以起到前表面点接触栅极的作用。如图所示，发射结扩散后，用激光在前面刻出20μm宽、40μm深的沟槽，将槽清洗后进行浓磷扩散，然后槽内镀出金属电极。电极位于电池内部，减少了栅线的遮蔽面积，使电池效率达到19.6%。
与传统工艺的前表面镀敷金属层相比，这种电池具有的优点是：栅电极遮光率小、电流密度高，埋栅电极深入硅衬底内部可增加对基区光生电子的收集，浓磷扩散降低浓磷区电阻功耗和栅指电极与衬底的接触电阻功耗，提高了电池的开路电压。
这种电池既保留了高效电池的特点，又省去了高效电池制作中的一些复杂的工艺，很适合利用低成本、大面积的硅片进行大规模生产。目前这一技术已经转让给好几家世界上规模较大的太阳能电池生产厂。如英国的BP SOLAR和美国的SOLAREX等。
激光刻槽埋栅电池的大致工艺流程为：
硅片-》清洗制绒-》淡磷扩散-》热氧化钝化-》开槽-》槽区浓磷扩散-》背面蒸铝-》烧背场-》化学镀埋栅-》背面电极-》减反射膜-》去边烧结-》测试。
图：新南威尔士大学 激光刻槽埋栅电池 h =19.8%
4.高效晶体硅太阳能电池-OECO电池
OECO 电池是倾斜蒸发金属接触(Obliquely evaporated contact，OECO)硅太阳能电池的简称。
OECO 太阳电池是德国ISFH研究所从九十年代就开始研制的一种新型单晶硅电池。与其他高效电池相比，具有结构设计新颖、制作简单、电极原料无损耗、成本低廉和适合大批量生产等优点。OECO电池结构基于金属-绝缘体-半导体(MIS)接触，利用表面沟槽形貌的遮掩在极薄的氧化隧道层上倾斜蒸镀低成本的Al作为电极，无需光刻、电极烧穿、电极下重掺杂和高温工艺即可形成高质量的接触，并且一次性可蒸镀大批量的电池电极。更为重要的是当这种电池制作面积从4 cm2扩大到100 cm2时，效率也只是从21.1%略微降到20%，仍然属于高效范围，所以这种结构的电池更适宜于工艺生产。
OECO结构示意图如图8所示，电池的表面由许多排列整齐的方形沟槽组成，浅发射极n+位于硅片的上表面，在其上有一极薄的氧化隧道层，Al电极倾斜蒸镀于沟槽的侧面，然后利用PECVD蒸镀氮化硅作为钝化层和减反射膜
OECO电池有以下特点：
(1)电极是蒸镀在沟槽的侧面，有利于提高短路电流;
(2)优异的MIS结构设计，可以获得很高的开路电压和填充因子;
(3)高质量的蒸镀电极接触;
(4)不受接触特性限制的可以被最优化的浅发射极;
(5)高质量的低温表面钝化。
电池的制作具体过程为：
前表面机械开槽→化学腐蚀清洗→背面掩膜(扩散)→前表面化学制绒→使用液态源POCl3进行磷扩散制作n+发射极→打开背面接触→真空蒸镀Al作为背电极→前表面低温热氧化形成氧化隧道层→前表面无需掩膜直接倾斜蒸镀Al作为面电极→使用导电胶将各个面电极连接起来→采用PECVD法在前表面蒸镀氮化硅作为钝化和减反射层。
图 ：德国 ISFH 的 OECO 电池 h=21.1%
5.高效晶体硅太阳能电池-N型晶体硅电池
N型硅衬底的优点：N型硅(n-Si)相对于P型硅来说，由于对金属杂质和许多非金属缺陷不敏感，或者说具有很好的忍耐性能，故其少数载流子具有较长而且稳定的扩散长度。
目前只有Sunpower和sanyo两家企业N型Si衬底生产高效太阳能电池做得较好。英利“熊猫”N型单晶硅高效电池项目填补了国内N型电池技术的空白。
如何在N型硅衬底上实现PN结：硼扩散制结、非晶硅/晶硅异质结以及Al扩散制结三种基本方法。
硼扩散制结需要高温，高温是太阳能电池制备工艺最忌讳的!
HIT电池只有Sanyo做得较好，没有推广。
Al推进制结目前受到普遍关注，因其价格低廉而又容易实现。具体工艺参数信息见附图，对专业人士很有参考价值。
评论