高效多晶电池工艺.pdf

高效电池技术简介（一）

马桂艳
电镀工艺

提高晶体硅太阳电池转换效率是太阳电池领域研究的目标，
采用光诱导电镀（LightInducedPlating，LIP）技术可以显
著降低晶体硅太阳电池的串联电阻，提高填充因子，从而提
高太阳电池的转换效率。光诱导电镀就是在电池成品加工完
后，在经过一道制程，在正面栅线上电镀一层银，以提高正
面栅线的导电性。是一种相对简单,易控制的方法.
LIP的优点：
1、电镀银致密性较好，有较高的电导率，因此能够降低
串联电阻，提升电池的填充因子。
2、能够在一定程度上弥补由于印刷造成的栅线缺陷（断
栅、虚印等）
3、LIP电镀较化学镀银速度快。
4、可以在某种程度上提高正面栅线的高宽比，弥补丝网
印刷技术自身的不足，降低正面的遮光面积。

LIP的缺点：

1、对正面SiN致密性的要求较高。
2、对于填充因子较高的电池，效果不明显。
3、LIP电镀由于需要额外的化学药品及银靶，故成本较收
益要高。
LIP原理图
栅线形貌：

与传统丝网印刷相比，电镀工艺将栅线的遮挡面积降低33%。
栅线宽度的降低导致电池转换效率的增加
电镀后的效果图
Schmid电镀设备
干法制绒

干法制绒是采用等离子体轰击制备绒面的一种制绒方法。

干法制绒的特点：
•提高太阳能电池的效率，特别是多晶基底
•单面（正表面）工艺
•适用于薄的基底（<180um）
干法制绒的优势：

•与硅片的表面形貌无关
•干法制绒可以改善制绒后硅片表面的微观形貌
•可靠性高，易于控制
•需要的化学药品少（近似化学计量）
•不需要去离子水
•反应物的处理（气体洗涤和减弱系统）安全且消耗小
•不依赖于硅片表面清洁度，表面活性，反应液的温度、成
分等
干法制绒前后的表面对比

采用湿化学或等离子体去除损伤层后干法制绒后
干法制绒后SEM图片

化学制绒后SEM图片：
干
法
制
绒
与
碱
制
绒
的
电
池
工
艺
等离子制绒中小尺寸的深坑（~100nm）将导致局部过掺
杂，并形成相对厚的死层，而浅掺杂可以非常有效地减小重
掺杂带来的问题

不同掺杂浓度下的内量子效率曲线
重掺杂和轻掺杂下的发射极剖面

重掺杂轻掺杂
碱制绒和等离子体制绒电池参数比较
碱制绒和等离子制绒电池片LBIC图像

碱
碱制绒后光生电流随制
制绒表面形貌的不同绒

而不同，等离子制绒
后表面形貌与硅材料
的晶向分布无关，仅
与等离子制绒的均匀等
离
性有关。子
制
绒
双层减反射膜
基本概念

减反射膜又称增透膜，它的主要功能是减少或消除光
学表面的反射光，从而增加透光量，减少或消除系统的杂
散光。
如果在硅的表面制备一层透明的介质膜，由于介质膜
的两个界面上的反射光相互干涉，可以在很宽的波长范围
内降低反射率，此时的反射率为：

式中，r1，r2分别是外界介质-膜和膜-硅界面上的菲涅尔反
射系数，Δ为膜层厚度引起的相位角，可分别表示为：

其中，n0,n,nsi分别为外界介质，膜层，硅的折射率，λ0
是入射光的波长，d是膜的实际厚度，nd是膜的光学厚度。
当波长为λ0的光垂直入射时，若膜层的光学厚度为λ0的四
分之一，即nd=λ0/4时：

为使反射损失减到最小，即R=0，此时，
硅的折射率为3.8，如果直接将光滑的硅表面放置在折射率为
1.0的空气中，其对光的反射率可达到30%左右。人们使用表
面的织构化降低了一部分反射，但是还是很难将反射率降得
很低，尤其是对多晶硅，使用各向同性的酸腐蚀液，如果腐
蚀过深，会影响到PN结的漏电流，因此其对表面反射降低的
效果不明显。因此，在硅表面与空气之间插一层折射率适中
的透光介质膜，以进一步减少入射光损失，使入射光产生的
各级反射相互间进行干涉从而完全抵消。可以根据单层减反
射膜的设计理论，选择适当的PECVD工艺沉积SiNx薄膜作
为减反射膜。
一般情况下，采用单层增透膜很难达到理想的增透效
果,为了在单波长实现零反射,或在较宽的光谱区达到好的增
透效果，往往采用双层、三层甚至更多层数的减反射膜。根
据光学薄膜理论，当λ/4多层减反射膜的层数增多时，会在
更宽的波长范围得到零反射。

裸硅，单层氮化硅膜和多层氮化
硅膜的反射曲线
对于单晶硅电池来说，一般可以采用TiO2、
SiO2、SnO2、ZnS、MgF2单层或双层减反射膜。
在制好绒面的电池表面上蒸镀减反射膜后可以使反射
率降至2％左右。减反射膜不但能减少光反射，提高
电流密度，还可以保护电池不被污染，防止电极变
色，提高电池的稳定性。
其中一种太阳能电池的双层减反射膜加工方法。包括
如下步骤：第一步，湿氧，即在高温下通入水汽，在
硅片表面生成二氧化硅膜；第二步，ＰＥＣＶＤ沉
积，即在第一步中做好的二氧化硅膜上进