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1.由于硅太陽能電池實際生產中均采用P型硅片，因此需要形成N型層才能得到PN結，這通常是通過在高溫條件下利用磷源擴散來實現的。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)射結擴散通常被認為是太陽電池制作的關鍵的工藝步驟。擴散太濃，會導致短路電流降低（特別是短波長光譜效應很差，當擴散過深時，該效應還會加劇）；擴散不足，會導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印刷電結之間的歐姆接觸效果。

5.導致少數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力等。

6.擴散結的質量同樣依賴于擴散工藝參數，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致的應力和缺陷）。當然，大量的研究表明，對于具有600mv左右開路電壓的絲網印刷太陽電池，這種應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)射結擴散的質量對太陽能電池電學性能的影響反映在串聯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)是多數載流子，在這些電子被金屬電極收集之前需要經過橫向傳輸，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.擴散結的深度同樣也很關鍵，因為燒結后的金屬電極要滿足一定的機械強度，如果結太淺，燒結后金屬會接近甚至到達結的位置，會導致結的短路。

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)空穴是少數載流子，在P-型區(qū)電子是少數載流子，每個光子在吸收處產生一對電子空穴對，由于P-N結的內建場的作用，N-型區(qū)的空穴個P-型區(qū)的電子分別擴散到PN結附近然后被分離到另一側成為多數載流子。

10.因光子被吸收后所產生的電子和空穴（光生載流子）需要擴散一定的距離才能到達PN結附近，在這一擴散過程中，有些載流子載流子可能會因為復合而消失從而導致短路電流的降低。通常，利用少數載流子壽命來對此復合損失加以描述。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，考慮擴散結的要求時（擴散深度和結深），僅需要對短波長的光加以特別關注。

11.要求一定的擴散濃度以確保因載流子橫向傳輸所經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載流子的壽命，而結太深又會增加少數載流子在擴散到PN結地過程中的復合損失。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生地載流子會因為壽命太短而在擴散到PN結之前就被復合，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，絲網印刷太陽電池地橫向薄層電阻通常在40-50歐姆，“死層”效應更嚴重。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被吸收，所產生的光生載流子被收集的幾率幾乎不受擴散結的影響。

13.需要指出的時，即使將薄層電阻升高到100歐姆，由于濃擴散導致的“死層”效應減少，但表面的復合仍然很嚴重，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部的復合息息相關。復合越小，開路電壓越高。同時，復合情況也影響著飽和暗電流。由于“死層”里的復合速率非常高，在表面和“死層”里所產生的光生載流子對短路電流和復合電流均沒有貢獻。

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

原標題：電池擴散技術