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1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。工艺参数对电池性能的影响-工艺参数对单晶硅太阳能电池性能的影响1.1硅片的表面处理不管是硅片的前期加工，留下的损伤层。还是在原硅片制作为太阳能电池的生产工艺中，都需要对硅片表面进行处理，其中是主要的包括表面去损伤层和硅表面制绒。1.1.1表面损伤层在切割、研磨和抛光过程中，均使晶片表面产生一层损伤层。尤其在切割和研磨过程中，晶片表面形成一个晶格高度扭曲层和一个较深的弹性变形层。迟火或扩散加热时，弹性应力消失，但产生高密度位错层。切、磨、抛过程中引进的二次缺陷，比生长单晶时产生的缺陷有时多达4个数量级。表
2、面损伤层里有无穷多的载流子复合中心，使光生载流子的寿命大大降低，不可能被P-N结静电场分离。最后致使生产出的成品太阳能电池片中的漏电流过大，影响硅电池片最后整体的转换效率。因此在单晶硅材料进行太阳能电池片加工前，必须把原始硅片切割过程中引入的损伤层尽可能的减少至最低。主要用高浓度酸或是碱溶液对硅片表面进行近似抛光地腐蚀。将硅片在切割、研磨和抛光过程中所产生的机械损伤层去除掉。1.1.2表面织构化如何提高硅片转换效率是太阳电池研究的重点，而有效地减少太阳光在硅片表面的反射损失是提高太阳电池转换效率的一个重要方法。在晶体硅太阳能电池表面沉积减反射膜或制作绒面是常用的两种方法，其中在硅片表面制作绒面
3、的方法以其工艺简单、快捷有效而备受青睐。化学腐蚀单晶硅片是根据碱溶液对硅片的100和111晶向的各向异性腐蚀特性，通过在单晶硅表面形成随机分布的金字塔结构绒面，增加光在硅片表面的反射吸收次数,从而达到在硅片表面形成陷光的效果有效地降低太阳电池的表面反射率，从而提高光生电流密度。在工业生产领域，单晶硅表面腐蚀采用的是氢氧化钠和异丙醇溶液体系，表面反射率可以控制在12%以下。对于既可获得低的表面反射率，又有利于太阳电池的后续制作工艺的绒面，应该是金字塔大小均匀，单体尺寸在210微米之间，相邻金字塔之间没有空隙，即覆盖率达到100%。理想质量绒面的形成，受到了诸多因素的影响，例如硅片被腐蚀前的表面状
4、态、制绒液的组成、各组分的含量、温度、反应时间等。而在工业生产中，对这一工艺过程的影响因素更加复杂，例如加工硅片的数量、醇类的挥发、反应产物在溶液中的积聚、制绒液中各组分的变化等。为了维持生产良好的可重复性，并获得高的生产效率，要求我们比较透彻的了解金字塔绒面的形成机理，控制对制绒过程影响较大的因素，在较短的时间内形成质量较好的金字塔绒面。目前已经有许多的研究小组对单晶硅片的各向异性腐蚀过程进行了细致深入的研究，各自给出了制备金字塔绒面的优化工艺条件。在国外的研究和生产中，大部分的制绒液是碱（NaOH，KOH，Na2CO3，(CH3)4NOH）与异丙醇的混合溶液。在中国，考虑到生产成本，太阳电
5、池制造商大多使用价格相对较低的乙醇来替代异丙醇，与氢氧化钠的水溶液混合而成制绒液。目前针对单晶硅片在（氢氧化钠+乙醇）的混合体系中形成金字塔绒面的过程，尚未见详细的研究报道。在参考已经报道的实验数据的基础上，经过大量的实验，总结出了（氢氧化钠+乙醇）的混合体系对单晶硅片进行制绒的适宜参数，从而在较短时间内（30分钟）获得色泽均匀、反射率低的绒面单晶硅片。然而当将实验室的条件下得到参数应用在生产线上时，往往在开始的几个批次，可以加工出较理想的绒面，但随着产量的增加，绒面质量急剧变差，称之为制绒液的“失效”。这种失效是由于制绒液中的主要成分NaOH和乙醇的含量，与最初的设置值已相去甚远。另外，在绒
6、面质量开始变差的时候，如果延长反应时间，可以加以改善。因而，我们仔细观察了随着NaOH的浓度、乙醇的浓度和反应时间的变化，绒面的微观形貌和硅片表面反射率的变化情况。从本质上来讲，绒面形成的过程，就是金字塔的成核和生长的过程，一切表观参数对绒面质量的影响，究其根本就是影响了金字塔的成核或者生长。接下来从这个角度详细分析了氢氧化钠和乙醇在制绒过程中各自扮演的角色。（1）时间的影响因素制绒液中含有15克/升的NaOH和10vol%的乙醇，温度85，单晶硅片经1分钟、5分钟、10分钟、30分钟腐蚀后，表面的微观形貌见图3-1，反射谱见图3-2，由于10分钟和30分钟的反射谱非常接近，所以省略了后者。由
7、图3-1可以看出在适宜的条件下，金字塔的成核、生长的过程。经热的浓碱去除损伤层后，硅片表面留下了许多肤浅的准方形的腐蚀坑。1分钟后，金字塔如雨后春笋，零星的冒出了头；5分钟后，硅片表面基本上被小金字塔覆盖，少数已开始长大。我们称绒面形成初期的这种变化为金字塔“成核”。如果在整个硅表面成核均匀，密度比较大，那么最终构成绒面的金字塔就会大小均匀，平均体积较小，这样的绒面单晶硅片不仅反射率低，而且有利于后续的扩散和丝网印刷，制造出的太阳电池的性能也更好。很多相关的研究工作就是着力于增大金字塔的成核密度。从图3-1的C可以看出，10分钟后，金字塔密布的绒面已经形成，只是大小不均匀，反射率也降到了比较低
8、的水平。随着时间的延长，金字塔向外扩张兼并，体积逐渐膨胀，尺寸趋于均等，反射率略有降低。在实际生产中，硅片卡在承片盒内的区域，受到的腐蚀不充分，绒面成形的时间较其他区域要长。另一方面，我们通过大量生产实践发现，大金字塔的绒面单晶硅电池，性能略逊于小金字塔。原因可能在于，大金字塔尖锐的塔尖易于崩塌，扩散形成的p-n结受到了破坏。所以，我们在优化单晶硅片制绒工艺时，应该既考虑降低反射率，也要兼顾太阳电池的最终性能和外观等各方面的因素。(a)1min(b)5min(c)10min(d)30min图3-1单晶硅经不同时间制绒腐蚀后，表面的SEM照片图3-2不同时间制绒后，硅片的反射谱（2）乙醇的含量对
9、绒面的影响制绒液中NaOH的浓度为15克/升，反应温度85，乙醇的含量从0增大到30vol%。经30分钟制绒处理后，单晶硅片表面的金字塔绒面的微观形貌的变化如图3所示。随着绒面形貌的变化，反射率也有所波动，图4展示了硅片对波长在400至1000纳米之间的光波的平均反射率随溶液中乙醇含量的变化，其中除了20vol%乙醇的数据点外，其余各点分别对应图3中的四个样品。当溶液中不含乙醇时，反应进行的速度比较快，硅片经30分钟制绒处理后，两面共被腐蚀减薄了40微米。表面只有一些稀疏的金字塔，体积比较小。由于金字塔的覆盖率很低，硅片对光的反射最强烈。我们向溶液中加入了少许乙醇（3vol%），这种情况就大有
10、改观，反应速度减缓，经过相同时间的腐蚀，硅片只减薄25微米，而金字塔分布错落有致，反射率几乎降到了最低。只是在制绒过程中可以观察到，有一些反应产生的氢气泡贴在硅片表面，缓慢释放，造成外观的斑点，为商业销售所不喜。只需将乙醇的含量增大到5vol%，斑点的问题即可解决。乙醇的含量在3vol%20vol%的范围内变化时，制绒反应的变化不大，都可以得到比较理想的绒面，而5vol%10vol%的环境最佳。当乙醇的含量达到30vol%，金字塔的覆盖率再次降低，反射率升高，只是此种条件下的反应速度缓慢，硅片只减薄了10微米。(a)无乙醇(b)3vol%(c)10vol%(d)30vol%图3-3单晶硅经不同
11、乙醇含量的制绒液腐蚀后，表面的SEM照片图3-4绒面平均反射率随乙醇含量的变化由此可以看出，乙醇在制绒液中主要起到两点作用：一，协助氢气泡的释放；二，减弱NaOH溶液对硅片的腐蚀力度，调节各向异性因子。第一点已经为大家所认同。从硅片减薄的程度可以判断，随着乙醇的增加，硅片被腐蚀的速度减慢。纯NaOH水溶液，在高温下不仅对原子排列稀疏的（100）晶面破坏性很强，对致密的（111）晶面也不再和颜悦色，各个晶面都受到腐蚀而不断消溶。于是大部分的区域被冲刷形成了平原；而在局部，由于氢气泡或溶液中某些杂质的庇护，一些零星的金字塔暂时幸存了下来。乙醇明显减弱了NaOH的腐蚀强度，增强了腐蚀的各向异性，有利
12、于金字塔的成形和生长。而当乙醇的含量过高时，碱溶液对硅的腐蚀能力变的很弱，各个晶面都好像坚不可摧的铜墙铁壁，各向异性因子又趋向于1。至于乙醇减弱NaOH溶液腐蚀强度的机理，尚待深入研究。（3）NaOH的含量对绒面的影响这一组实验，是维持制绒液中乙醇的含量为10%，温度85，时间30分钟，NaOH的浓度从5克/升到55克/升之间变化。图3-5、图3-6分别是不同浓度NaOH溶液腐蚀形成绒面的微观形貌与对400至1000纳米之间的光波的平均反射率。5g/L15g/L55g/L图3-5单晶硅经不同浓度NaOH溶液腐蚀后，表面SEM照片图3-6绒面平均反射率随NaOH浓度变化从绒面的表面可以看出，经过
13、相同时间的生长，NaOH的浓度越高，金字塔的体积越大。这说明在反应的初期，金字塔的成核密度近似，不受NaOH浓度的影响。而制绒液的腐蚀性随NaOH浓度的变化比较显著，浓度高的NaOH溶液与硅进行化学反应的速度加快，反应相同时间后，金字塔的体积更大。当NaOH的浓度超过了一定的界限，溶液的腐蚀力度过强，各向异性因子变小，绒面会越来越差，直至出现类似“抛光”的效果。从图3-6可以看出，相比于乙醇，有利于绒面生长的NaOH浓度范围比较小，在1020克/升之间。这就要求生产工艺人员严格的控制制绒液中的NaOH浓度。NaOH与乙醇的混合溶液对晶体硅进行各向异性腐蚀，可以制备出类金字塔的织构表面。理想的绒
14、面应是金字塔体积较小、大小均匀、覆盖率高。为了得到质量较好的绒面，首先，制绒反应初期金字塔成核均匀、密度较高；其次，碱腐蚀的各向异性因子约为10。适宜的制绒液中应含有约15克/升的NaOH，510vol%的乙醇，在85下反应30分钟，就可以在单晶硅片表面形成色泽均匀、反射率低的金字塔绒面。NaOH含量的变化会改变溶液的腐蚀强度，适宜生产的浓度范围比较狭窄。乙醇不仅可以加速反应产生的氢气泡从硅片表面的逃逸，更重要的是，减弱了NaOH的腐蚀强度，获得良好的各向异性因子。乙醇的允许范围较NaOH宽泛许多，在工业生产中容易控制。制绒反应的时间延长，金字塔的体积膨胀，大小趋于均匀，反射率略有降低。在大规
15、模生产中，我们应考虑到生产效率、反射率、后续加工过程等多方面的因素，选择适宜的制绒工艺条件。1.2扩散扩散过程是在P型衬底上掺杂N型磷，以形成PN结。这一步是太阳能电池生产的关键步骤。PN结是光电转换的中心，当电池暴露于太阳光谱时，能量小于禁带宽度Eg的光子对也池输出无贡献。电池输出能量大于禁带宽度的光子。在扩散中形成的PN结所形成的能带，直接影响电池的转换效率。1.2.1扩散温度和时间扩散时的温度和时间是控制电池结深的主要因素，测定扩散结深可以判定扩散温度及时间是否适当。表面薄层电阻是表征杂质总量的一个参数，由此可以判定扩散源的浓度和配比是否适当。扩散温度应当远低于被扩散半导体材料的溶点否则
16、扩散时半导体材料会产生显著的挥发。通常，在不影响PN结特性的前提下，扩散温度选择高一些，可以缩短扩散时间，有利于生产。对于浅扩散的情况，温度选择要适当，既不能使温度过高，使位扩散时间过短，以致难于控制工艺；又不宜温度过低而使扩散时间延长到不适当的地步。在一定的温度下，扩散时间与结深的关系加团39所示。在恒定表面浓度扩散时，时间增加t，扩散进入硅中的杂质总量Q相应增加，结深增加了xj至10vol%的环境最佳。当乙醇的含量达到30vol%，金字塔的覆盖率再次降低，反射率升高，只是此种条件下的反应速度缓慢，硅片只减薄了10微米。J0在恒量表面杂质源扩散时，扩散进入硅中的杂质总量Q始终不变，扩散时间增
17、加，表面浓度N下降，结深增加。图3-7扩散时间对于结深的影响在生产上，与时间的控制比较，温度的控制更困难一些。计算指出，在l180扩硼时，若时间误差10%，结深误差为土5%；而温度误差土1%，结深误差也是土5%。时间控制1分钟误差是容易事，但温度精确到土l是件非常困难的事，所以应当精心注意温度控制及选用较好的扩散炉。1.2.3常规P扩型对于性能的影响在太阳能电池表面进行磷扩散的目的，主要是为形成光电转换中心的P-N结。但是在将磷扩散进硅表面后，会对硅太阳能电池的少子寿命会产生很大幅度的提高。会产生这一影响的主要原因为，磷在硅中的扩散机制主要有间隙扩散和替位扩散两种。磷对于硅而言是施主掺杂，当产
18、生替位扩散时磷原子会替代一个硅原子。但由于磷比硅多出一个价键，当磷原子取代硅原子后，在一个磷原子上会产生一个悬挂键。此悬挂键因为没有多余的硅原子与之配对，因而会主动寻找其它原了进行配对。这种主动配对行为产生的结果就能吸附一些重金离子，也就是我们通常所说的吸杂行为。在扩散中上述行为会随着扩散的进行同时发生，也就是说我们在硅中进行磷扩散的同时也是一个吸杂的过程。通过吸杂能极大提高硅片中少数载流子的少子寿命，从而会使成品硅太阳能电池的转换效率有极大的提高。1.3减反射膜常规硅光电池的表面是用化学抛光法制得的一个较为平整而光滑的表面，对0.5-1.1m波长范围内的光，有高达35%的光能量被表面反射而损
19、失，为了减小这部分损失，往往在表面上镀上一层透明的减反射膜，达到提高光电流和光电转换效率的目的。现在工艺中硅片表面的减反射膜，一般采用PECVD沉积的Si4N3膜。等离子体增强化学气相沉积法(PlasmaEnhancedChemicalVapourDeposition，简称PECVD)制备的氮化硅薄膜作为钝化层，具有良好的绝缘性，致密性，稳定性并能有效地阻止B、P、Na、As、Sb、Ge、A1、Zn等杂质的扩散，尤其是对Na。有实验表明，氮化硅薄膜对Na扩散有很强的屏蔽作用。在600下热扩散22h后，Na扩散1长度小于200A，而在相同条件下Na贯穿了SiO2)薄膜，在硅和二氧化硅的界面上出现
20、了Na堆积。因此，用氮化硅薄膜作钝化膜可以大大减轻Na对器件的不良影响。作为减反射膜，氮化硅不仅具有良好的光学性能和化学性能，还能对硅片起到表面和体内钝化作用，全面提高电池的电学特性。PECVD氮化硅薄膜中除了SiN成分以外，还含有相当可观的氢和氧。薄膜的含H量较高，可达20-30(原子百分数)。过高的含H量对膜的结构、密度、折射率、应力及腐蚀速率等均有不利影响。但适量的H会对表面起钝化作用。硅和氮化硅界面处电荷的表面态密度很高。这种表面态对表面附近运送中的载流子会起到陷阱或复合中心的作用。氢钝化能有效降低表面复合速率，增加少子寿命，从而提高太阳电池效率。虽然一系列文献都报道了PECVD制备的
21、氮化硅薄膜能够有效降低表面复合速率，增加少子寿命，从而提高太阳电池的效率，但采用PECVD沉积薄膜的过程中，硅烷和氨气的何种配比对于钝化有最佳效果，国内目前还没有系统的研究。利用椭圆偏振仪、准稳态光电导衰减法(QSSPCD)、X射线光电子能谱(XPS)、红外吸收光谱(IR)、反射谱等多种测量方法，研究不同硅烷和氨气配比条件所沉积氮化硅薄膜的性能，以及沉积温度对于氮化硅性能的影响，优化出最佳的气体流量和沉积温度，在多晶硅太阳电池上沉积了氮化硅薄膜，比较了沉积前后电池的各项性能，确认经氮化硅钝化后电池效率提高了40以上，电池的短路电流也提高了30以上，对于电池的开路电压也提高很大。图3-8不同配比
22、沉积氮化硅膜图3-9不同配比沉积氮化硅膜的厚度变化后折射率的变化1.3.1氮化硅膜厚度图3-8是在单晶硅衬底上，固定反应时间为5.5min，温度为360，以不同硅烷和氨气配比所沉积氮化硅薄膜厚度的变化。从图3-8可以看出，随着硅烷和氨气配比的加大，沉积氮化硅薄膜的速度有明显变化，薄膜厚度成比例增长。另一方面，氮化硅膜的厚度肉眼可以从沉积后的硅片表面分辨出来，氮化硅膜沉积时会有颜色分层现象出现。1.3.2折射率图3-9是在单晶硅衬底上，固定反应时间为5.5min，温度为360，以不同硅烷和氨气配比沉积氮化硅薄膜后折射率的变化。从图3-9中可以观察到，随着硅烷和氨气比率的加大，所沉积的氮化硅薄膜的
23、折射率也逐渐加大，SiH4：NH3在7：l时达到最佳值2.0。1.3.3少子寿命图3-10是固定反应时间为55min，温度为360在单晶硅和多晶硅上分别沉积不同配比的氮化硅后所测得少子寿命。从图3-10中可以清楚的看出，SiH4：NH3在5：l时，单晶硅的少子寿命达到最大值，继续加大硅烷和氨气的比率，少子寿命又有明显的下降。比较图3-10中的两条曲线可以知道，硅烷和氨气在5：l时，单晶硅和多晶硅沉积的氮化硅薄膜都获得最高的少子寿命。图3-10不同配比沉积氮化硅膜后图3-11不同配比沉积氮化硅膜后少子寿命的变化曲线的IR谱。1.3.4H含量图3-11为使用美国Nicolet公司的670FTIR红
24、外光谱仪测得红外吸收光谱。图中，强度最高的是830cm-1的SiN伸缩振动峰。SiO伸缩振动峰在，1080cm-1。其它两个吸收峰都和氢有关，N-H伸缩振动峰在3330cm-1，SiH伸缩振动峰在2160cm-1。根据WALanfordandMJRand的方法，在SiH4与NH3的配比分别为2：1，3：1，4：1，5：1，6：1，7：1六个条件下，氢含量分别为：几乎为0；1521017cm-1；2081017cm-1；3261017cm-1；3151017cm-1；以及3671017cm-1。随着硅烷于氨气比例的加大，氢含量总体呈缓慢上升的趋势，只有在SiH4与NH3的配比为6：1时出现反常，
25、可能是由于气流不稳定造成的。图3-12薄膜中Si/N随气体流量的变化图3-13折射率随Si/N的变化1.3.5硅氮比例使用英国VG公司的IVLK的光电子能谱仪测量了薄膜中的Si/N，图3-12表示了气体流量对氮化硅薄膜中Si/N的影响，从图可以看出，在SiH4：NH3小于5：1时，Si/N趋于常值0.75，即所生成的氮化硅为Si3N4，是正常配比，继续加大SiH4：NH3的比例，则趋向于富硅。1.3.6薄膜的折射率随Si/N的变化图3-13是氮化硅薄膜的折射率随Si/N的变化，从图中可以观察到，折射率随Si/N的增加而增加。1.3.7反射率图3-14,3-15是在单晶硅和多晶硅上，以不同配比沉
26、积氮化硅薄膜的反射率。由图可知，随着硅烷和氨气配比的加大，对于单晶硅和多晶硅，反射率都呈下降趋势。在SiH4：NH3为5：1时，反射率出现极小。从图中可以看出对于吸收波长在6001000nm之间的太阳电池，氮化硅薄膜是优质的减反射膜。从以上分析可以得出结论：在SiH4：NH3为5：1时是沉积氮化硅薄膜的最佳条件，在此比例下，薄膜中的H含量、少子寿命以及反射率都达到最佳值，而且薄膜的折射率也达到1.833，接近最佳折射率2.0。1.3.8沉积温度影响从图中可以看出在220260，单晶硅和多晶硅少子寿命提高都不大，而在260360，少子寿命都急剧增大，继续升高温度，少子寿命增幅又趋于平缓。可见，提
27、高沉积温度对于增加单晶硅和多晶硅的少子寿命都有作用，可能是温度的升高有助于减少SiSiNx界面的界面态，减少表面复合，从而提高样品的表观少子寿命。图3-14在单晶硅上不同配比沉积氮图3-15单晶硅、多晶硅在不同温度化硅后的反射率沉积氮化硅薄膜后少子寿命的变化曲线1.4电极加工及烧结中的影响因素现行工艺中电极加工包括：背电极，背电场以及下正极。其中背电极做为背面引出电极，只对背电极做成组件后的可焊接性有较高要求，对电池本身性能影响较小。而背面电场和正面电极则对电池性能相对影响较大。1.4.1背电场为了增加电池的功率-重量比，减少材料的使用量和提高耐高能垃子辐射的能力，希望光电池做得适当的薄，但太
28、薄的电池，尤其是对于间接带隙半导体材料，由于透光的损失和背欧姆接触的高复合速度表面更接近于结、使短路电流和开路电压降低了，为此又必须提高电池的厚度，这样，两者就出现了矛盾。背电场结构电池的出现，较好地解决了这方面的问题。(1)背电场结构的电池和高低结势垒背电场电池是在一般P-N同质结电池的背面用扩散法或合金法加制一层与基区导电类型相同的重掺杂区，然后再在重掺杂区上面制作金属接触欧姆电极，因3-16示出了具有背电场的n/p型电池的整个结构。一般情况下，背面的重掺杂层做得较薄(12m)，有的情况下，基区1作得较薄(约10m)，而重掺杂层作得较厚，它是在重掺杂的基体材料上再外延一层同型的轻掺杂层，然
29、后再扩散顶层制成的。由于重掺杂的基区2和轻掺杂的基区1之间的浓度差，比如p+-p情况，使得热平衡时，界面附近，p区形成空穴积累层，p+区形成耗尽层，于是，空间电荷区内就形成了由p区指向p+区的内建电场，这是一个阻止P区的电子向p+区运动的势垒，平衡时的能带图如图3-17所示。形成一个高低结，有时也称为p+p结(或n+n结)。势垒高度用qVg表示：（3-1）图3-16背电场结构电池示意图图3-17高低结的能带图其中，近似符号表示了P+区的杂质为强电离的假设。用高低结和金属形成的欧姆接触为选择性欧姆接触。(2)背电场在提高电池性能上的作用1) 增加了形成背电场的重掺杂层以后，整个n/p型电池的能带
30、图如图3-18所示它由两个结组成，一个是n+P结，另一个是高低结。这两个势垒的方向一致。因此总的势垒高度为(qVd十qVg)，比单一P-n结的势垒提高了，它在提高电池性能上的作用可以下几个方面进行分析。图3-18具有高-低结的P-N结光电池的能带图提高短路电流和开路电压如图3-18所示，在基区1中所产生的光电子，一部分向n+区扩散而被电池所收集，这部分的收集几率大小与背电场无关，另一部分向p+方向扩散。如果没有背电场，可能在体内或到达表面后被复合；而有背电场后，它可以被高低结势垒反射回去重新被收集。在高低结势垒区和在基区2中产生的光电子可以被这里的内建电场加速。增加有效扩散长度、因而也增加了这
31、部分少于的收集几率，提高了电池的短路电流。在开路情况下，除n+-p结外，在p-p+结两边还有被它的内建电场所分离的光生载流子的积累。形成一个P+端为正，p边为负的光电压。这个光电压与n+-p结两端的光电压相送加，使总的光电压(即开路电压)有所提高。而且短路电流的提高本身就使n+-p结的开路电压提高。另外由于背电场对基区少子向背面扩散的阻挡作用减小了从n+区注入到基区的电子在背表面的复合，使暗电流减小，也有利于开路电压的提高。在一般情况下，有背电场光电流的开路电压可比同类的普通光电池的开路电压提高10%左右。但是，背电场电池的上述优点，必须在基区1的厚度较小和基区电阻率较高的情况下才能充分体现。
32、因为如果基区l的厚度大于一个少子的扩散长度，即使电子被背电场反射回去，在到达n+-p结的势垒区前也已复合了，同样不能起到再收集的效果。而基区杂质浓度太高，例如电阻率在0.1cm以下，由于电子的扩散长度太低，基区就必须做得更薄，这时的透光损失就要增大，反而降低了短路电流。2)减小电池的厚度如前所述，减小厚度会降低电油的开路电压和短路电流。但是有了背电场以后，尽管电池仍做得较薄，但由于在基区中产生且向背表面扩散的那部分光生电子可被背电场反射回去重新收集，使背表面少于的复合速度降至很低，这样不会因为电池的减薄而降低了转换效率。图3-19示出了电阻率分别为10、1、0.1cm的nP型硅电池在有背电场和
33、无背电场时，计算得到的转换效率与厚度的关系可以看出，要保持电池的效率，有背电场时的电池厚度要比无背电场时薄得多。由于背电场可以减小电池的厚度，故采用这种结构可提高电池的功率-重量比，并可在节省材料的同时提高电他的抗辐射能力。图3-19有背电场和无背电场时电池转换效率和厚度的关系3)提高填充因子在背表面重掺杂层上制作金属欧姆电极，形成p-p+-金属的良好欧姆接触，减，了接触电阻。同时，从能带图上看，由于p-p+结有利于多子空穴向电极方向流动。因而降低了体电阻和接触电阻所引起的串联电阻，从而使电池的填充因子得到改善。1.4.2正电极正面收集电极主要对太阳能电池片产生两方面的影响。当硅太阳能电池片正
34、表面印上正面电极时，太阳能电池片肯定会少掉一部分对太阳光吸收的面积。正面电极栅线越细条数越少则遮光面积越小，但对于太阳电池整体而言电池串联电阻却会变大。由此而言正面电极栅线设计须要注意考虑在增加栅线的情况下栅线的粗细和数量。设细栅线为m条，间距为Sd，此时对应式式的各项关系为：（3-2）若主栅线宽度与太阳电池片宽度比较可以忽略，L为细栅线侧边总和：（3-3）代入式，可得，（3-4）对于正方形电池片，Rs表示为，（3-5）由式(35),可见m愈大Rs愈小。在所示RD的范围内，m4时，Rs0.6欧，m5时，Rs0.3欧，进一步增加m，改善很小。对于聚光电池，因为Rs影响严重，需要m更大些。为了保证
35、远光面积大于90%，m增加后栅线宽度应减小，对制棚线工艺要求进一步提高。m应当控制在Rs可以接受的最少条数。1.4.3烧结因素烧结简单来说就为金属化过程。烧结的过程直接会影响到欧姆接触的形成，影响成品硅太阳能电池片的串联电阻，并联电阻，填充因子，开路电压等各项掺数。(1) 温度与热量烧结过程对烧结温度变化极为敏感，烧结温度则会根据电极印刷过程中的浆料使用有关，不同的浆料对温度的要求各不相同。温度不能偏低，否则浆料中的有机溶剂不能完全挥发会使串联电阻偏高。但是如果烧结时的温度偏高，却会导致成品硅电池片发生弯曲度大，可焊接性能差等一系列影响因素。我们在烧结过程中对温度的控制最终表现为，硅片在烧结过
36、程中对热量的获取，不管我们如何调节温度，须要将硅片烧结过程中某一时间段内热量的获取进行控制。也就是说热量获取才是对硅电池片产生影响的最终因素。参考文献1赵慧，徐征等.氮化硅薄膜的性能研究以及在多晶硅太阳电池上的应用J.太阳能学报，2004,25（2）：142-147.2崔容强，秦蕙兰.绒面硅太阳电池的研究J.太阳能学报，1980，1（2）：189-196.3JeongJW.multicrystallinesillconJ.PhotonInternational2002，(3)：38-44.4安其霖，曹国琛等.太阳电池原理与工艺M.上海：上海科学技术出版社，1984：25-107.5刘恩科.光电
37、池及其应用M.北京：科学出版社，1989：126-146.6施敏.半导体器件物理和工艺M.苏州：苏州大学出版社，2002：308-314.7马丁格林太阳电池M北京：电子丁业出版社，1987:25-29.8JeongJW，RohatgiA，RosenblumMD，eta1LifetimeenhaneninEFGmulticrystallinesillcon，28thIEEEphotovOltaicspecialistsconferenceC，2000.9YelundurV，RohatgiA，JeongJW，eta1PECVDSininducedhydrogenpassivationinstringribbonsilicon，28thIEEEphotovoltaicspecialistsconferenceC，2000.10许彦旗,汪义川等.关于单晶硅各向异性腐蚀机理的讨论R.无锡：无锡尚德，2004.-