晶硅太陽能電池激光摻雜技術研究報告人：王雪導師：秦應雄提綱一、課題背景和研究意義三、激光摻雜光斑優化設計二、激光摻雜實驗及結果四、激光摻雜熱源模型一、課題背景和研究意義能源問題導致環境惡化，清潔能源的地位逐步上升，尋找安全、清潔、廉價、可再生新能源已成為當前人類面臨的重要任務。太陽能光伏發電因其清潔、安全、便利、高效等特點，已成為世界各國普遍關注和重點發展的能源產業。在未來很長時間之內，晶硅太陽能電池依然占據光伏領域的主體地位。。一、課題背景和研究意義全球光伏組件累計安裝量未來主要能源供應——光伏能源未來可再生能源發展趨勢雖然光伏市場增長迅速，當前產能過剩的現象依然明顯。通過擴大產能降低成本的效果有限，并將進一步惡化產能過剩的狀況，因此技術突破才是增強競爭力的關鍵，保持技術先進性才是在行業大調整中生存下來并持續增強競爭力的有效手段。在未來10年內，晶硅太陽能電池依然占據光伏領域的主體地位，晶硅電池技術發展的方向主要有：背電場技術，淺結技術，絨面技術，密柵金屬化技術，鈍化技術，吸雜技術，選擇性發射區技術及雙層減反射膜技術。選擇性發射極的制備方法有很多，因為激光摻雜工藝具備企業設備投入少、利于實現產業化等優點逐步成為制備選擇性發射極的主要方法。

光伏市場—晶硅電池—選擇性發射極—激光摻雜選題思路實現選擇性結構SE的方法A:背面刻蝕工藝B:掩膜工藝C:LGBC（激光刻槽）工藝D:激光摻雜工藝單步激光摻雜法激光摻雜的優點不需用擴散掩膜設備，簡化工藝流程；不需整體高溫處理，避免了產生高溫晶格缺陷和雜質缺陷；電極線寬窄，提高了電池有效吸光面積；可將鈍化層一并去除，未去除的鈍化層仍可作為后續的掩膜；整套工藝設備簡單，不產生有毒物質，利于環保。傳統電池結構：摻雜濃度較大時，光生載流子的復合速度大，少子壽命短，電池的反向飽和電流和漏電流都較大；摻雜濃度較小時，正電極與硅片的接觸電阻會增大，限制電池的填充因子。傳統電池結構選擇性發射極結構SE電池結構：1、降低串聯電阻提高填充因子2、減少載流子Auger復合提高表面鈍化效果改善短波響應3、提高Isc和VocSE優點二、激光摻雜實驗及結果硅片參數S156￠220多晶硅片，數量400片，旭陽雷迪片源規格：156mm×156mm；電阻率為1～3Ω.cm；厚度為220μm絲網印刷：主柵2mm；細柵80um；間距1.9mm激光器參數工作波長為532nm，100W量級的納秒激光器掃描速度：6.75m/s；光斑大小：270um；調制頻率：25KHZ，掃描線寬：270um，掃描速度：6.75m/s。工藝流程實驗設備武漢帝爾激光有限公司的相關設備激光器光束整形示意圖生產工位實驗設備進口設備國產設備西安黃河光伏科技股份有限公司太陽能電池片生產線激光掃描后的電池形貌圖鍍電極后表面形貌實驗結果摻雜工藝對硅片形貌的影響實驗結果激光摻雜工藝前后硅片方阻值硅片方塊電阻降低為擴散后硅片方阻的50%左右，而且隨著激光功率的增加，擴散到硅片表面的磷原子濃度增大，硅片方阻下降更明顯。摻雜工藝對硅片方阻的影響實驗結果常規工藝電池片和激光摻雜工藝電池片的EQE比較激光摻雜對長波段的外量子效率沒有影響，外部量子效率在短波段由4%提高到58%。摻雜工藝對電池外量子效率的影響實驗結果SampleEff(%)Uoc(V)Isc(A)FFRs(mΩ)Rsh(Ω)Initialsheetresistance75Ω/□Normalcells16.770.6188.40578.532.70246.8226Adopedcells16.960.6228.44278.652.60178.7528Adopedcells17.110.6228.49478.792.65247.59Initialsheetresistance85Ω/□Normalcells16.870.6218.44478.332.93194.9226Adopedcells16.940.6218.44078.682.66207.8128Adopedcells16.800.6198.38778.722.57168.76優化工藝后多晶硅太陽電池平均光電轉換效率達到17.11%，比普通工藝多晶硅太陽電池提高0.34%，最高轉換效率達到17.47%。摻雜工藝對電池電特性參數的影響激光摻雜后方阻值降低50%左右，降幅隨標準方阻和電流增大而增大。外量子效率在短波段由40%提高到58%。激光摻雜工藝將多晶硅電池平均效率提高到17.11%，單片最高轉換效率為17.47%。整體而言電池片的平均轉換效率提高0.3%左右，實現了轉換效率多晶硅電池大于17%以上的太陽電池的產業化生產。總結三、光斑優化設計電池失效分析電池片的轉換效率分布SampleEff(%)Uoc(V)Isc(A)FFRs(mΩ)Rsh(Ω)ID(A)Average16.810.6208.46377.963.08134.580.162Invalid115.430.6068.18775.732.77107.340.418Invalid215.950.6108.32576.473.21131.820.350Invalid315.970.6148.29276.383.14111.210.277Invalid415.890.6108.27176.592.97101.210.383三、光斑優化設計電池失效分析失效電池片的電性能參數三、光斑優化設計電池失效分析PN擊穿使用條形均勻激光束（平頂光束）進行激光掃描摻雜。與現有技術相比，本發明更加充分的利用激光能量，既能避免藍光響應降低，又可以避免PN結局部擊穿，在提高激光摻雜效率的同時也提高了摻雜深