光伏新技术行业报告：成结、镀膜、金属化（141页）

行业报告下载 2023年05月22日 07:16 管理员

晶硅电池的提效降本是光伏行业发展的关键，规模化、技术进步、成本降低三者互相促进。从最初规模化量产的铝背场电池，到 PERC（发射极钝化和背面接触），再到 HJT（本征非晶层的异质结）电池和 TOPCon（隧穿氧化层钝化接触电池），以及未来的叠层电池，光伏电池效率不断逼近极限，并由此带来成本与规模的突破。按照 P-N 结类型，光伏电池可以分为同质结电池和异质结电池。其中同质结电池主要通过扩散的方式，在同一种类型的硅片（P 型或 N 型）上实现掺杂，从而得到 P-N 结。异质结电池的 P 型区和 N 型区由不同类型的半导体材料构成，可分为掺杂型和非掺杂型。当 P 型半导体和 N 型半导体结合在一起，由于 P 型半导体中空穴浓度高，而 N 型半导体中电子浓度高，因此会形成热扩散运动。即 P 型半导体中空穴向 N 型区扩散，N 型半导体中的电子向 P 型区扩散。而后在 P 型区形成负电荷，而 N 型区形成正电荷，两者之间形成一个内建电场。在光照条件下，能量大于禁带宽度的光子被吸收，在 PN 结的两边产生电子-空穴对，并在内建电场的作用下相互分开，从而产生光生电流。

“收集概率”描述了光照射到电池的某个区域产生的载流子被 P-N 结收集并参与到电流流动的概率。其大小与光生载流子需要运动的距离和电池表面特性有关。距离耗散区越远，被收集的概率就越小，而表面钝化能够增加同一位置下载流子被收集的概率。扩散描述了一种物质在另一种物质中运动的情况。本质在于原子、分子和离子的布朗运动，造成由浓度高的地方向浓度低的地方进行扩散。晶体硅太阳电池制造采用了高温化学热扩散的方式来实现掺杂制结。热扩散利用高温驱动杂质穿过硅的晶格结构，这种方法受到时间和温度的影响，需要 3 个步骤：预淀积、推进和激活。BBr3/ BCl3分解产生的 B2O3淀积在硅片表面，B2O3与硅反应生成 SiO2和硼原子，并在硅片表面形成一层硼硅玻璃，然后硼原子再向硅中进行扩散。由上可知，不管是硼扩还是磷扩，需形成硼原子或磷原子的基础上，向硅基体扩散。相比磷扩散，硼扩散的难度更大。原因在于硼原子在硅基体中的固溶度较低，导致硼扩的温度须达到 1000℃以上。且表面掺杂量较多时容易在表面形成硼堆积，即富硼层（BRL），对后续清洗造成挑战。