晶体硅太阳电池的基本原理和制造工艺流程

精品文档---下载后可任意编辑晶体硅太阳电池已经成为当今光伏工业的主流，随着单晶硅、多晶硅太阳电池工厂的新近投资，这种作用还将持续下去[1][1]。从 1954 年 Chapin，Fuller 和 Pearson 研制成功硅 PN 结太阳电池以来，这一利用 p-n 结光伏效应工作的器件经过半个世纪的改进和演变，进展成为具有多种几何结构和相应的制造流程的一类太阳电池产品。到目前为止，尽管被称为“第二代光伏器件”的薄膜太阳（CdTe、CIS、非晶硅、微晶硅、多晶硅、硅-锗合金）电池也取得了进展，但在短期内仍然无法替代晶体硅太阳电池。关于太阳电池的基本特性，Hovel 已作出了全面的论述[2]。我们根据太阳电池的器件结构、硅 p-n 结太阳电池的基本工作原理到一般的制造工艺流程的顺序进行介绍。1.晶体硅太阳电池的器件结构晶体硅太阳电池的基本结构见图 1.，它由扩散法在表面形成的浅 PN 结，正面欧姆接触栅格电极，覆盖于整个背面的欧姆接触电极以及正面减反射膜构成。图 1. 硅 PN 结太阳电池基本结构图 2. PERT 太阳电池结构高效率晶体硅太阳电池则有着更为复杂的结构和制造流程，如钝化发射极太阳电池 PESC (passivated emitter solar cell) ，钝化发射极和背面太阳电池 PERC (passivated emitter and rear cell)，钝化发射结背面点接触太阳电池 PERL (passivated emitter, rear locally-diffused) cells，钝化发射极背面全扩散太阳电池 PERT (passivated emitter, reartotally-diffused) cells，具有本征层的(a-Si)/ (c-Si)异质结太阳电池(HITTM电池)，倾斜蒸发电极 MIS-n+p 太阳电池 OECO（obliquely-evaporated-contact），V 型机械刻槽埋栅电极太阳电池(Buried Contact Solar Cell with V-grooved surface)，背面接触电极太阳电池(Backside Contact Solar Cell)等等。这些高效率晶体硅太阳电池，主要特点是充分考虑到引起光电转换效率损失的因素，在器件结构上进行了认真的设计。图 2.、图 3.所示分别为 PERT 太阳电池、 PERL 太阳电池结构。图 3. PERL 太阳电池结构图 4.丝网印刷电极太阳电池结构目前商业化生产的大多数晶体硅太阳电池，采纳 1970 年代开发出的丝网印刷电极结构，见图 4。这种结构的太阳电池具有制造过程简单，设备产能较高的优点。缺点是采纳丝网印刷的正面电极在解决金属—半导体接触电阻和 PN 结的光电特性以及遮光问题之间不能令人满意。激光刻槽埋栅电极太...