大型规模以上工业的MC-Si太阳电池选择性发射极形成 氢等离子体和湿法刻蚀.pdf

在太阳能光伏领域，对于工业级大规模生产的多晶硅（mc-Si）太阳电池，实现选择性发射极的形成是一项重要的技术进步。选择性发射极的形成可以提高太阳电池的性能，特别是在开路电压和短路电流方面。本文介绍了利用氢等离子体和湿法刻蚀技术来实现mc-Si太阳电池选择性发射极的方法，并通过实验研究了这些技术在蚀刻速率和表面质量上的效果。 文章指出传统的均一发射极形成方法是通过POCl3扩散过程来实现的，这通常在Lydop炉或使用固态源实现。这种方法会导致硅表面出现高磷掺杂水平（>10^21/cm3），虽然这种高导电表面（40Ω/□）对于降低接触电阻是必要的，但它也有缺点，即表面复合速度高，即便使用了SiNx:H钝化层。选择性发射极的解决方案可以解决这一问题。 选择性发射极技术的实现，文中提到了两种方法：氢等离子体蚀刻和湿法化学溶液刻蚀。这两种方法都是通过丝网印刷浆料蚀刻回退高掺杂发射极区域来实现的。研究者通过测量发射极的面电阻和光学测量来考察蚀刻速率和表面质量。 对于初始面电阻为R=40Ω/□的mc-Si发射极，在氢等离子体蚀刻中，研究发现该方法具有均匀性和效率，仅需几分钟就能达到约80-100Ω/□的最优面电阻值，这对于确保表面钝化目的是必要的。同样的，湿法刻蚀溶液也进行了优化，以保证对硅的可控蚀刻速率。 制造出的太阳电池在采用“干法”和“湿法”选择性发射极过程相较于均一发射极电池，在开路电压和短路电流方面表现出改善，并测量到了约0.25-0.4%的绝对效率增加。 在研究中，文中还提到了多晶硅选择性发射极结构，这种结构能够提高太阳电池的表面钝化效果，减少表面载流子复合，从而提高太阳电池的光电转换效率。选择性发射极通常通过选择性扩散或离子注入，在发射极区域形成高浓度掺杂，而在集电极附近则形成低浓度掺杂，从而优化了载流子的收集效率和表面钝化效果。 实验结果显示，通过氢等离子体和湿法刻蚀的方法，可以在不影响发射极导电性的同时，对表面进行有效钝化，进而提高太阳电池的整体性能。这说明了选择性发射极在太阳能电池中的应用不仅有助于提高电池效率，而且对于大规模工业生产来说，是一种成本效益较高的技术。 此外，通过优化湿法刻蚀溶液，可以控制硅的蚀刻速率，这对于工业生产中保持电池性能和生产效率具有重要意义。优化后的湿法刻蚀溶液，以及氢等离子体蚀刻技术，都能为工业生产提供一种既有效又可控制的方法，来形成性能更优的选择性发射极太阳电池。 本文的研究还表明，在制造mc-Si太阳电池时，选择性发射极的形成是一个关键步骤，它直接关系到太阳电池最终的电性能表现。为了达到更高的工业生产标准和市场竞争力，太阳电池制造商需要采用先进的技术手段来改善其产品的性能。氢等离子体和湿法刻蚀技术无疑是其中重要的技术选择，它们能够提高电池效率，降低生产成本，并且可以被有效地整合到大规模工业生产中。 文章中提及的会议信息和作者所属机构提供了研究的权威背景，InESS–CNRS、LPSC-CNRS和Photowatt Int. S.A.S.都是在光伏领域拥有丰富研究和开发经验的机构。这些机构的研究人员通过对技术细节的深入研究，使得太阳电池在工业规模生产中取得了性能上的进步，这对整个光伏行业来说是十分重要的贡献。 在今后的研究和应用中，通过进一步优化选择性发射极的形成技术，我们有理由相信，mc-Si太阳电池的生产效率和市场应用前景会更加广阔。这些进步不仅提升了产品的性能，还可能降低了生产成本，为太阳能光伏产业的可持续发展提供了技术基础。