光伏产业之高效太阳能电池技术深解

， MWT)硅太阳能电池的简称。

　　MWT技术是荷兰规模最大的太阳能电池生产商Solland Solar开发的用于其Sunweb电池的方法。该技术应用P型多晶硅，通过激光钻孔将电池正面收集的能量穿过电池转移至电池的背面。这种方法使每块电池的输出效率提高了2%，再与电池组件相连接，所得的输出效率能提高9%，如图5所示。

　　在MWT器件中，工艺的难点包括：激光打孔和划槽隔绝的对准及重复性、孔的大小及形状的控制、激光及硅衬底造成的损伤及孔内金属的填充等。一般MWT每块硅片需要钻约200个通孔。

　　MWT电池的制作流程大致为：

　　硅片-》激光打孔-》清洗制绒-》发射极扩散-》去PSG-》沉积SIN-》印刷正面电极-》印刷背面电极-》印刷背电场-》烧结-》激光隔绝-》测试。

　　图：MWT电池将发射极从正面"卷绕"至背面

　　2.高效晶体硅太阳能电池-EWT电池

　　EWT 电池是发射极环绕穿通(emitter-wrap-through，EWT)硅太阳能电池的简称。

　　与MWT电池不同的是，在EWT电池中，传递功率的栅线也被转移至背面。与MWT电池类似，EWT电池也是通过在电池上钻微型孔来连接上、下表面。相比MWT电池的每块硅片约200个通孔，EWT电池每块硅片大约有2万个这种通孔，故激光钻孔成为唯一可满足商业规模速度的工艺，如图所示。

　　EWT电池由于正面没有栅线和电极，使模组装配更为简便，同时由于避免了遮光损失且实现了双面收集载流子，使光生电流有大幅度的提高。用于工业化大面积硅片的EWT电池工艺多采用丝网印刷和激光技术，并对硅片质量具有一定的要求，这为EWT电池工艺技术提出诸多的要求，比如无损伤激光切割的实现、丝网印刷对电极形状的限制、孔内金属的填充深度以及发射极串联电阻的优化等。利用这种新型几何结构生产出来的早期电池获得了超过17%的效率。

　　图：采用背面分布式触点的EWT电池

　　 3.高效晶体硅太阳能电池-LGBC电池

　　LGBC电池是有激光刻槽埋栅电极 (Laser groove bury contact) 工艺电池的简称。由UNSW开发的技术，是利用激光技术在硅表面上刻槽，然后埋入金属，以起到前表面点接触栅极的作用。如图所示，发射结扩散后，用激光在前面刻出20μm宽、40μm深的沟槽，将槽清洗后进行浓磷扩散，然后槽内镀出金属电极。电极位于电池内部，减少了栅线的遮蔽面积，使电池效率达到19.6%。

　　与传统工艺的前表面镀敷金属层相比，这种电池具有的优点是：栅电极遮光率小、电流密度高，埋栅电极深入硅衬底内部可增加对基区光生电子的收集，浓磷扩散降低浓磷区电阻功耗和栅指电极与衬底的接触电阻功耗，提高了电池的开路电压。

　　这种电池既保留了高效电池的特点，又省去了高效电池制作中的一些复杂的工艺，很适合利用低成本、大面积的硅片进行大规模生产。目前这一技术已经转让给好几家世界上规模较大的太阳能电池生产厂。如英国的BP SOLAR和美国的SOLAREX等。

　　激光刻槽埋栅电池的大致工艺流程为：

　　硅片-》清洗制绒-》淡磷扩散-》热氧化钝化-》开槽-》槽区浓磷扩散-》背面蒸铝-》烧背场-》化学镀埋栅-》背面电极-》减反射膜-》去边烧结-》测试。

　　图：新南威尔士大学 激光刻槽埋栅电池 h =19.8%

　　4.高效晶体硅太阳能电池-OECO电池

　　OECO 电池是倾斜蒸发金属接触(Obliquely evaporated contact，OECO)硅太阳能电池的简称。

　　OECO 太阳电池是德国ISFH研究所从九十年代就开始研制的一种新型单晶硅电池。与其他高效电池相比，具有结构设计新颖、制作简单、电极原料无损耗、成本低廉和适合大批量生产等优点。OECO电池结构基于金属-绝缘体-半导体(MIS)接触，利用表面沟槽形貌的遮掩在极薄的氧化隧道层上倾斜蒸镀低成本的Al作为电极，无需光刻、电极烧穿、电极下重掺杂和高温工艺即可形成高质量的接触，并且一次性可蒸镀大批量的电池电极。更为重要的是当这种电池制作面积从4 cm2扩大到100 cm2时，效率也只是从21.1%略微降到20%，仍然属于高效范围，所以这种结构的电池更适宜于工艺生产。

　　OECO结构示意图如图8所示，电池的表面由许多排列整齐的方形沟槽组成，浅发射极n+位于硅片的上表面，在其上有一极薄的氧化隧道层，Al电极倾斜蒸镀于沟槽的侧面，然后利用PECVD蒸镀氮化硅作为钝化层和减反射膜

　　OECO电池有以下特点：

　　(1)电极是蒸镀在沟槽的侧面，有利于提高短路电流;

　　(2)优异的MIS结构设计，可以获得很高的开路电压和填充因子;

　　(3)高质量的蒸镀电极接触;

　　(4)不受接触特性限制的可以被最优化的浅发射极;

　　(5)高质量的低温表面钝化。

　　电池的制作具体过程为：

前表面机械