N型单晶硼掺杂技术研究-solarbe文库

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N型单晶硼掺杂技术研究王子谦光伏材料与技术国家重点实验室英利能源（中国）有限公司 PROPRIETARY AND CONFIDENTIAL 2 内容提要 1 N型单晶硅离子注入电池简介硼发射极理论介绍 2 3 硼发射极工艺研究 3 总结 PROPRIETARY AND CONFIDENTIAL 3 内容提要 1 N型单晶硅离子注入电池简介硼发射极理论介绍 2 3 硼发射极工艺研究 3 总结 PROPRIETARY AND CONFIDENTIAL N型单晶硅离子注入电池简介硼扩散发射极 SiO2 钝化层 PECVD SiNx 层磷注入背场 SiO2 钝化层 PECVD SiNx 层正面接触 Ag/Al 背面接触 Ag N型硅  电池结构简单，易于产业化  成本低，兼容现有生产线  双面发电，提升发电量 10- 30  优异的抗 LID性能四主柵离子注入五主栅双次印刷背面抛光 PROPRIETARY AND CONFIDENTIAL N型单晶硅离子注入电池简介传统 POCl3扩散电池离子注入电池传统的 POCl3扩散电池，采用磷硼共扩的方式，正背面容易互相影响；而离子注入的方式可以分别对硼磷进行优化。 PROPRIETARY AND CONFIDENTIAL 6 内容提要 1 N型单晶硅离子注入电池简介硼发射极理论介绍 2 3 硼掺杂工艺研究 3 总结硼掺杂理论介绍 PROPRIETARY AND CONFIDENTIAL 硼掺杂理论介绍硼扩散影响太阳能电池转换效率的因素主要有  硼在硅表面堆积的浓度超过了硼在硅中的固溶度，就会形成富硼层，硅片表面形成死层。在这些区域光生载流子很少有机会被收集，对太阳电池的开路电压和短路电流有负作用。 硅硼两种原子在尺寸上的差别使得硼掺杂容易形成位错，这种缺陷会减少硅体少子寿命。硼杂质浓度越高，少子寿命衰减就越大。 适当提高硼掺杂浓度，能很好地提高 iVoc；但是当掺杂浓度过大时，会使禁带宽度收缩， iVoc反而减小；好的欧姆接触的形成，同样需要对太阳发射区进行重掺。因此需要摸索合适的掺杂浓度和掺杂深度。 PROPRIETARY AND CONFIDENTIAL 硼扩散表面浓度不变条件下的模拟硼掺杂理论介绍 PROPRIETARY AND CONFIDENTIAL 硼扩散方块电阻不变条件下的模拟。硼掺杂理论介绍 PROPRIETARY AND CONFIDENTIAL 10 内容提要 1 N型单晶硅离子注入电池简介硼掺杂理论介绍 2 3 硼掺杂工艺研究 3 总结 PROPRIETARY AND CONFIDENTIAL 硼掺杂工艺研究  硅片表面浓度控制扩散分为两步预扩散和再分布预扩散在较低温度下，采用恒定表面源扩散方式，在硅片表面扩散一层数量一定、按余误差形式分布的杂质，最高浓度取决于杂质在硅中的固溶度。杂质分布再分布采用限定表面源扩散，将由预扩散引入的杂质作为扩散源，在较高稳定下进行扩散，来控制表面浓度和扩散深度。杂质浓度只有 1019量级，而硼扩散工艺一般杂质浓度在 1020量级，因此需要在再分布前在硅片表面沉积足够多的硼源，形成恒定表面源。 Ns-表面杂质浓度（即为杂质在该温度下的固溶度 D-扩散系数 PROPRIETARY AND CONFIDENTIAL 硼掺杂工艺研究  硅片表面浓度控制在 900-1200 ℃ 时，硼在硅中的固溶度变化不大，约 5*1020/ cm3 ，因此通过延长预扩散时间，就可以保证再分布时预扩散层近似为一个恒定表面源，保证再分布后表面的浓度满足要求。杂质原子在硅中的固溶度。 PROPRIETARY AND CONFIDENTIAL 硼掺杂工艺研究  扩散深度控制对于恒定表面源扩散，扩散深度为 N B-硅衬底原有杂质浓度 Ns-表面杂质浓度 D-扩散系数 A-常数结深与扩散系数和扩散时间的平方根成正比。控制时间可以达到控制结深的目的，但是长时间的高温扩散会影响结深平整度，一方面，在保证扩散深度的同时应尽量减少扩散时间，另一方面，可以通过提高扩散温度的同时来使扩散系数增大，从而减少扩散时间。因此，需要确定合适的扩散温度和扩散时间。 PROPRIETARY AND CONFIDENTIAL  减少气体预扩散步骤的时间，降低掺杂量；  增大再分布时间和反应温度，增加结深。工艺名称预扩散（ min）再分布（ min）反应温度（ ℃ ）工艺一 25 18 940 工艺二 15 38 960 设计硼扩散的调整方向硼掺杂工艺研究  设计硼扩散的调整方向，即降低表面浓度 ,增加扩散深度，保证硼扩散方块电阻不变，来验证对电池转换效率的影响。 PROPRIETARY AND CONFIDENTIAL 表面浓度低，且结深较深。硼掺杂工艺研究 PROPRIETARY AND CONFIDENTIAL 深结低表面浓度硼扩散，对电池的正面钝化效果明显工艺一工艺二硼掺杂工艺研究 PROPRIETARY AND CONFIDENTIAL VocV Jsc mA/cm2 FF Eff G1-工艺一 0.657 39.79 82.71 21.63 G2-工艺二 0.662 40.06 82.46 21.88 硼掺杂工艺研究 PROPRIETARY AND CONFIDENTIAL 18 内容提要 1 N型单晶硅离子注入电池简介硼掺杂理论介绍 2 3 硼掺杂工艺研究 3 总结 PROPRIETARY AND CONFIDENTIAL 总结  在保证正面硼扩散方阻不变的情况下，采用低表面浓度深结工艺，仿真模拟结果显示，能够实现开路电压的有效提升，电池转换效率也能够实现明显提升。  以仿真模拟为基础进行实验设计，并进行 N型双面电池的实验验证。优化后的低表面浓度的深结扩散工艺可增加短波区蓝光响应、降低发射极缺陷密度和减小复合速率；可改善其与栅线的接触、降低 Voc损耗。采用优化后的硼扩散工艺， Voc， Jsc和 Eff得到了明显提升。谢谢