多晶電池二次擴散工藝研究

焦朋府， 賈宇龍， 李雪方

(山西潞安太陽能科技有限責任公司，山西 長治 046000)

引 言

在發(fā)展迅速的新能源市場中，光伏行業(yè)取得了巨大的成績，而多晶硅太陽能電池約占總額的90%[1]以上，市場競爭非常激烈。為提升企業(yè)競爭力，只有提高轉換效率、節(jié)能降耗，生產出優(yōu)質電池片，才能在萬花齊開的光伏企業(yè)中站立腳跟。

本公司電池生產車間基于現(xiàn)有設備，結合擴散燒焦片、色差片影響車間整體合格率的情況，針對現(xiàn)有返工工藝下電池片的轉換效率較生產片低0.15%左右的實際，采用優(yōu)化返工二次擴散配方來提升其轉換效率。

1 實驗輔材及設備

實驗所用電池片為產線金剛多晶擴散燒焦片、PE鍍膜色差片。實驗設備羅列如下：Centrotherm濕法切邊設備用來清洗硅片。Centrotherm廠家的進口擴散爐。絲網(wǎng)采用燈光模擬器模擬標準光照條件。

目前，車間燒焦片的生產流程為：制絨低刻蝕、擴散、濕法切邊、PE鍍膜、絲網(wǎng)印刷、檢測分選。色差片的生產流程為：PSG去藍膜、切邊清洗、擴散、濕法切邊、PE鍍膜、絲網(wǎng)印刷、檢測分選。本文主要針對燒焦片、色差片在擴散前不同的方阻值，優(yōu)化不同的擴散配方達到提升轉換效率的目的。

2 實驗結果分析

2.1 方阻值為95 Ω～120 Ω的二次擴散配方優(yōu)化

圖1為方阻值為95 Ω～120 Ω硅片經原擴散配方后在濕法切邊出現(xiàn)的黑邊和不良親水性現(xiàn)象。推測是由于擴散推進階段的含氧量為零，使硅片表面的親水性氧化物磷硅玻璃[2](P2O5)量較少，從而導致濕法切邊水膜不能完全覆蓋于硅片表面，致使刻蝕槽液體翻液形成黑邊。同時由于通氧量過低，使經酸洗槽清洗過后的硅片表面親水基團較少，從而導致親水性較差。為此優(yōu)化此擴散配方如表1所示。

圖1 原工藝效果圖

表1 優(yōu)化擴散配方1

配方中沉積階段的反應物流量加大，時間延長，保證沉積足量的磷硅玻璃(P2O5)，同時將推進階段的氧氣流量調至最大2 900 mL/min，使在推進階段仍有足量的氧氣與小氮(N2POCL)反應生成足量的P2O5，進而保證硅片表面的磷源濃度和親水性。該運行配方后方阻實測為85 Ω～95 Ω，達到車間目標要求值。

2.2 方阻值為120 Ω～150 Ω的配方優(yōu)化

圖2為色差膜厚不均勻，經PSG去膜后氮化硅膜[3]未去除干凈的硅片外觀圖。為加大清洗效果，將PSG中HF濃度加大，保證清洗外觀效果，但由于清洗力度較大，膜厚不均勻處表面磷硅玻璃的清洗程度也不一樣，導致表面沉積磷源濃度不均勻，即方阻均勻性變差，實測方阻值在120 Ω～150 Ω左右。建立優(yōu)化配方如表2所示。

圖2 氮化硅膜殘留

表2 優(yōu)化擴散配方2

此配方在之前一步沉積、一步擴散的生產配方基礎上，進行了修改。由于方阻為120 Ω～150 Ω的硅片表面磷濃度過低，一定程度上影響了PN結[4]的結構，因此配方采用794 ℃低溫沉積，810 ℃高溫推進，同時推進時間延長為16 min，從而達到修復硅片PN結結構，改善方阻值的目的。運用此配方后實測方阻值為85 Ω～95 Ω。

2.3 方阻大于150 Ω的擴散配方優(yōu)化

圖3為方阻大于150 Ω經絲網(wǎng)印刷后，呈現(xiàn)為低效片，EL測試均為燒不透，可見部分片子方阻過高，表面磷濃度過低，與產線燒結溫度不匹配，不能形成有效的歐姆接觸，從而產生燒不透的現(xiàn)象。為此，采用以下的擴散配方，見表3。

方阻大于150 Ω的返洗片，由于方阻為此范圍的硅片表面濃度過低，沒有形成PN結或者PN結結構被破壞，因此優(yōu)化后的生產配方重塑硅片PN結結構，方阻得以優(yōu)化，運行此配方后方阻實測為85 Ω～95 Ω。

圖3 燒不透圖片

表3 優(yōu)化擴散配方3

2.4 電學性能結果

表4中A、B、C三組分別為方阻為95 Ω～110 Ω、120 Ω～15 Ω、>150 Ω的硅片，經擴散優(yōu)化配方后絲網(wǎng)印刷效率，可見，優(yōu)化配方后，絲網(wǎng)轉換效率與生產持平，優(yōu)化擴散方阻值，達到了提升轉換效率的效果。

表4 電學性能

3 結語

本文針對燒焦、色差片在擴散前出現(xiàn)的不同方阻，采用不同的擴散配方，有效提高硅片表面磷濃度值，修復PN結，降低方阻，提高了轉換效率。