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1.由于硅太陽能電池實際生產(chǎn)中均采用P型硅片，因此需要形成N型層才能得到PN結(jié)，這通常是通過在高溫條件下利用磷源擴散來實現(xiàn)的。這種擴散工藝包括兩個過程：首先是硅片表面含磷薄膜層的沉積，然后是在含磷薄膜中的磷在高溫條件下往P型硅里的擴散。

2.在高溫擴散爐里，汽相的POCL3（phosphorus oxychloride）或PB r3(phosphorus tribromide)首先在表面形成P2O5（phosphorus pentoxide）;然后，其中的磷在高溫作用下往硅片里擴散。

3.擴散過程結(jié)束后，通常利用“四探針法”對其方塊電阻進行測量以確定擴散到硅片里的磷的總量，對于絲網(wǎng)印刷太陽電池來說，方塊電阻一般控制在100-150歐姆。

4.發(fā)射結(jié)擴散通常被認為是太陽電池制作的關(guān)鍵的工藝步驟。擴散太濃，會導(dǎo)致短路電流降低（特別是短波長光譜效應(yīng)很差，當擴散過深時，該效應(yīng)還會加劇）；擴散不足，會導(dǎo)致橫向傳輸電阻過大，同樣還會引起金屬化時硅材料與絲網(wǎng)印刷電結(jié)之間的歐姆接觸效果。

5.導(dǎo)致少數(shù)載流子壽命低的原因還包括擴散源的純度、擴散爐的清潔程度、進爐之前硅片的清潔程度甚至是在熱擴散過程中硅片的應(yīng)力等。

6.擴散結(jié)的質(zhì)量同樣依賴于擴散工藝參數(shù)，如擴散的最高溫度、處于最高溫度的時間、升降溫的快慢（直接影響硅片上的溫度梯度所導(dǎo)致的應(yīng)力和缺陷）。當然，大量的研究表明，對于具有600mv左右開路電壓的絲網(wǎng)印刷太陽電池，這種應(yīng)力不會造成負面影響，實際上有利于多晶情況時的吸雜過程。

7.發(fā)射結(jié)擴散的質(zhì)量對太陽能電池電學(xué)性能的影響反映在串聯(lián)電阻從而在填充因子上：（1）光生載流子在擴散形成的N-型發(fā)射區(qū)是多數(shù)載流子，在這些電子被金屬電極收集之前需要經(jīng)過橫向傳輸，傳輸過程中的損失依賴于N-型發(fā)射區(qū)的橫向電阻；（2）正面絲網(wǎng)印刷金屬電極與N-型發(fā)射區(qū)的電接觸，為了避免形成SCHOTTKY勢壘或其它接觸電阻效應(yīng)而得到良好的歐姆接觸，要求N-型發(fā)射區(qū)的攙雜濃度要高。

8.擴散結(jié)的深度同樣也很關(guān)鍵，因為燒結(jié)后的金屬電極要滿足一定的機械強度，如果結(jié)太淺，燒結(jié)后金屬會接近甚至到達結(jié)的位置，會導(dǎo)致結(jié)的短路。

9.太陽光譜中，不同波長的光有不通的穿透深度，也就是說不同波長的光在硅材料里的不同深度被吸收。波長越短的光在硅材料里的不同深度被吸收。波長越短的光，越在靠近表面的區(qū)域被吸收。在N-型區(qū)空穴是少數(shù)載流子，在P-型區(qū)電子是少數(shù)載流子，每個光子在吸收處產(chǎn)生一對電子空穴對，由于P-N結(jié)的內(nèi)建場的作用，N-型區(qū)的空穴個P-型區(qū)的電子分別擴散到PN結(jié)附近然后被分離到另一側(cè)成為多數(shù)載流子。

10.因光子被吸收后所產(chǎn)生的電子和空穴（光生載流子）需要擴散一定的距離才能到達PN結(jié)附近，在這一擴散過程中，有些載流子載流子可能會因為復(fù)合而消失從而導(dǎo)致短路電流的降低。通常，利用少數(shù)載流子壽命來對此復(fù)合損失加以描述。由于硅材料對短波長的光（紫外光和藍光）的吸收主要發(fā)生載表面附加區(qū)域，因此，考慮擴散結(jié)的要求時（擴散深度和結(jié)深），僅需要對短波長的光加以特別關(guān)注。

11.要求一定的擴散濃度以確保因載流子橫向傳輸所經(jīng)過的電阻造成的損失較小。由于攙雜濃度會極大地降低少數(shù)載流子的壽命，而結(jié)太深又會增加少數(shù)載流子在擴散到PN結(jié)地過程中的復(fù)合損失。當橫向薄層電阻低于100歐姆時，太陽電池表面會不可避免地存在以個區(qū)域，在該區(qū)域中由于光被吸收所產(chǎn)生地載流子會因為壽命太短而在擴散到PN結(jié)之前就被復(fù)合，從而對電池效率沒有貢獻，該特殊區(qū)域被成為“死層”。

12.而實際上，絲網(wǎng)印刷太陽電池地橫向薄層電阻通常在40-50歐姆，“死層”效應(yīng)更嚴重。不僅紫外光，即使太陽光譜中最高密度的綠光的貢獻也會受到影響。對于綠光，有大約10%的強度會在“死層”被吸收而失去貢獻。相比而言，波長較長的紅光和紅外光因主要在體內(nèi)被吸收，所產(chǎn)生的光生載流子被收集的幾率幾乎不受擴散結(jié)的影響。

13.需要指出的時，即使將薄層電阻升高到100歐姆，由于濃擴散導(dǎo)致的“死層”效應(yīng)減少，但表面的復(fù)合仍然很嚴重，需要進行表面鈍化。因此，要制備高效太陽電池，需要同時滿足淡攙雜和表面鈍化兩個條件。

14.太陽電池的開路電壓和短路電流與器件內(nèi)部的復(fù)合息息相關(guān)。復(fù)合越小，開路電壓越高。同時，復(fù)合情況也影響著飽和暗電流。由于“死層”里的復(fù)合速率非常高，在表面和“死層”里所產(chǎn)生的光生載流子對短路電流和復(fù)合電流均沒有貢獻。

15.由于絲網(wǎng)印刷太陽電池的表面擴散濃度較高，“死層”效應(yīng)較嚴重，硅片本身的質(zhì)量和背表面復(fù)合對開路電壓的影響更嚴重。 

原標題：電池擴散技術(shù)