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1.由于硅太陽(yáng)能電池實(shí)際生產(chǎn)中均采用P型硅片，因此需要形成N型層才能得到PN結(jié)，這通常是通過(guò)在高溫條件下利用磷源擴(kuò)散來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這種擴(kuò)散工藝包括兩個(gè)過(guò)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(kuò)散。

2.在高溫?cái)U(kuò)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(kuò)散。

3.擴(kuò)散過(guò)程結(jié)束后，通常利用“四探針?lè)?rdquo;對(duì)其方塊電阻進(jìn)行測(cè)量以確定擴(kuò)散到硅片里的磷的總量，對(duì)于絲網(wǎng)印刷太陽(yáng)電池來(lái)說(shuō)，方塊電阻一般控制在100-150歐姆。

4.發(fā)射結(jié)擴(kuò)散通常被認(rèn)為是太陽(yáng)電池制作的關(guān)鍵的工藝步驟。擴(kuò)散太濃，會(huì)導(dǎo)致短路電流降低（特別是短波長(zhǎng)光譜效應(yīng)很差，當(dāng)擴(kuò)散過(guò)深時(shí)，該效應(yīng)還會(huì)加?。?；擴(kuò)散不足，會(huì)導(dǎo)致橫向傳輸電阻過(guò)大，同樣還會(huì)引起金屬化時(shí)硅材料與絲網(wǎng)印刷電結(jié)之間的歐姆接觸效果。

5.導(dǎo)致少數(shù)載流子壽命低的原因還包括擴(kuò)散源的純度、擴(kuò)散爐的清潔程度、進(jìn)爐之前硅片的清潔程度甚至是在熱擴(kuò)散過(guò)程中硅片的應(yīng)力等。

6.擴(kuò)散結(jié)的質(zhì)量同樣依賴于擴(kuò)散工藝參數(shù)，如擴(kuò)散的最高溫度、處于最高溫度的時(shí)間、升降溫的快慢（直接影響硅片上的溫度梯度所導(dǎo)致的應(yīng)力和缺陷）。當(dāng)然，大量的研究表明，對(duì)于具有600mv左右開路電壓的絲網(wǎng)印刷太陽(yáng)電池，這種應(yīng)力不會(huì)造成負(fù)面影響，實(shí)際上有利于多晶情況時(shí)的吸雜過(guò)程。

7.發(fā)射結(jié)擴(kuò)散的質(zhì)量對(duì)太陽(yáng)能電池電學(xué)性能的影響反映在串聯(lián)電阻從而在填充因子上：（1）光生載流子在擴(kuò)散形成的N-型發(fā)射區(qū)是多數(shù)載流子，在這些電子被金屬電極收集之前需要經(jīng)過(guò)橫向傳輸，傳輸過(guò)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(wǎng)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(shì)壘或其它接觸電阻效應(yīng)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(kuò)散結(jié)的深度同樣也很關(guān)鍵，因?yàn)闊Y(jié)后的金屬電極要滿足一定的機(jī)械強(qiáng)度，如果結(jié)太淺，燒結(jié)后金屬會(huì)接近甚至到達(dá)結(jié)的位置，會(huì)導(dǎo)致結(jié)的短路。

9.太陽(yáng)光譜中，不同波長(zhǎng)的光有不通的穿透深度，也就是說(shuō)不同波長(zhǎng)的光在硅材料里的不同深度被吸收。波長(zhǎng)越短的光在硅材料里的不同深度被吸收。波長(zhǎng)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(shù)載流子，在P-型區(qū)電子是少數(shù)載流子，每個(gè)光子在吸收處產(chǎn)生一對(duì)電子空穴對(duì)，由于P-N結(jié)的內(nèi)建場(chǎng)的作用，N-型區(qū)的空穴個(gè)P-型區(qū)的電子分別擴(kuò)散到PN結(jié)附近然后被分離到另一側(cè)成為多數(shù)載流子。

10.因光子被吸收后所產(chǎn)生的電子和空穴（光生載流子）需要擴(kuò)散一定的距離才能到達(dá)PN結(jié)附近，在這一擴(kuò)散過(guò)程中，有些載流子載流子可能會(huì)因?yàn)閺?fù)合而消失從而導(dǎo)致短路電流的降低。通常，利用少數(shù)載流子壽命來(lái)對(duì)此復(fù)合損失加以描述。由于硅材料對(duì)短波長(zhǎng)的光（紫外光和藍(lán)光）的吸收主要發(fā)生載表面附加區(qū)域，因此，考慮擴(kuò)散結(jié)的要求時(shí)（擴(kuò)散深度和結(jié)深），僅需要對(duì)短波長(zhǎng)的光加以特別關(guān)注。

11.要求一定的擴(kuò)散濃度以確保因載流子橫向傳輸所經(jīng)過(guò)的電阻造成的損失較小。由于攙雜濃度會(huì)極大地降低少數(shù)載流子的壽命，而結(jié)太深又會(huì)增加少數(shù)載流子在擴(kuò)散到PN結(jié)地過(guò)程中的復(fù)合損失。當(dāng)橫向薄層電阻低于100歐姆時(shí)，太陽(yáng)電池表面會(huì)不可避免地存在以個(gè)區(qū)域，在該區(qū)域中由于光被吸收所產(chǎn)生地載流子會(huì)因?yàn)閴勖潭跀U(kuò)散到PN結(jié)之前就被復(fù)合，從而對(duì)電池效率沒(méi)有貢獻(xiàn)，該特殊區(qū)域被成為“死層”。

12.而實(shí)際上，絲網(wǎng)印刷太陽(yáng)電池地橫向薄層電阻通常在40-50歐姆，“死層”效應(yīng)更嚴(yán)重。不僅紫外光，即使太陽(yáng)光譜中最高密度的綠光的貢獻(xiàn)也會(huì)受到影響。對(duì)于綠光，有大約10%的強(qiáng)度會(huì)在“死層”被吸收而失去貢獻(xiàn)。相比而言，波長(zhǎng)較長(zhǎng)的紅光和紅外光因主要在體內(nèi)被吸收，所產(chǎn)生的光生載流子被收集的幾率幾乎不受擴(kuò)散結(jié)的影響。

13.需要指出的時(shí)，即使將薄層電阻升高到100歐姆，由于濃擴(kuò)散導(dǎo)致的“死層”效應(yīng)減少，但表面的復(fù)合仍然很嚴(yán)重，需要進(jìn)行表面鈍化。因此，要制備高效太陽(yáng)電池，需要同時(shí)滿足淡攙雜和表面鈍化兩個(gè)條件。

14.太陽(yáng)電池的開路電壓和短路電流與器件內(nèi)部的復(fù)合息息相關(guān)。復(fù)合越小，開路電壓越高。同時(shí)，復(fù)合情況也影響著飽和暗電流。由于“死層”里的復(fù)合速率非常高，在表面和“死層”里所產(chǎn)生的光生載流子對(duì)短路電流和復(fù)合電流均沒(méi)有貢獻(xiàn)。

15.由于絲網(wǎng)印刷太陽(yáng)電池的表面擴(kuò)散濃度較高，“死層”效應(yīng)較嚴(yán)重，硅片本身的質(zhì)量和背表面復(fù)合對(duì)開路電壓的影響更嚴(yán)重。 

原標(biāo)題：電池?cái)U(kuò)散技術(shù)