基于激光掺杂均匀发射极的高效n型太阳电池研究

本项目提出了基于激光掺杂均匀发射极的高效n型太阳电池研究，常温下利用激光掺杂制备均匀发射极，采用复合介质膜Al2O3/SiO2钝化电池表面，利用激光湿化学烧结来制备背面局域接触电极。研究不同厚度的硼源旋涂层和不同激光参数对制备的发射极的影响，重点研究激光作用下B杂质源的扩散和光致晶化行为，探讨不同掺杂参数对发射极掺杂浓度及结深的影响；研究适合于n型硅太阳电池的高质量双面叠层的钝化方式，开展Al2O3/SiO2叠层薄膜的钝化特性研究,通过优化工艺,得到具有低表面复合速率、高陷光性能的钝化膜制备方案；探索激光掺杂、烧结工艺过程中激光与杂质源以及激光与金属铝层、复合介质膜相互作用的微观机理，并建立理论模型，为激光在高效n型太阳电池制备应用中提供理论指导。在此基础上，建立基于激光掺杂均匀发射极的高效n型太阳电池制备工艺，制备出的n型单晶硅太阳电池转换效率达19%。

本项目提出了基于激光掺杂均匀发射极的高效n 型太阳电池研究，首先通过测试与模拟相结合，对激光输出特性、激光掺杂原理进行了详细的分析研究，建立了激光掺杂模型；其次，项目组研究了旋涂、喷涂、印刷等各种预制掺杂源的方法，提出了“喷涂+激光掺杂”一体化方案，详细研究了激光掺杂对样品表面形貌、反射率的影响，通过方阻、少子寿命等物理参数的测试对激光掺杂效果进行了细致的表征，并对激光损伤修复问题进行了深入的研究。再次，本项目对多种钝化膜系的制备和钝化特性进行了对比研究，重点研究了ALD-Al2O3/PECVD-SiNx 叠层介质膜对P+层的钝化效果，通过优化工艺，使表面复合速率达到10cm/s以下，适合高效电池的制备，最终得到具有低表面复合速率、高陷光性能的钝化膜制备方案；再次，本项目研究了不同的介质膜开孔工艺，对激光开孔和刻蚀浆料开孔进行了详细的对比分析，确定了两种开孔方案的最佳工艺并对其各自优劣势进行了分析，然后对开孔后蒸镀铝电极的退火工艺进行了优化，使其与表面形成良好的欧姆接触，另外本项目还对激光湿化学烧结制备电极的方法进行了研究；再次，在上述研究的基础上，本项目确定了激光全掺杂制备硼发射极N型硅双面电池工艺方案，正面效率达到15.7%，背面效率达到13.9%，对电池进行了详细的功率损失分析，表面形貌的破坏和表面缺陷的引入，导致电流、电压及FF都低于常规电池；项目组对硼热扩散工艺进行了优化，建立二次热扩散法制备双面电池工艺方案，其正面效率达到19%以上；最后，项目组将激光掺杂与金属催化腐蚀法相结合，制备出轴向PN结硅纳米线阵列，对其特性进行了详细的分析表征；为了提高因激光掺杂造成的光损失，初步探索了纳米银颗粒形成表面等离激元增强光吸收在太阳电池上的应用。