低压扩散应用于晶硅太阳电池的可行性工作总结报告.docx

— PAGE 66 —  PAGE \* MERGEFORMAT 7 低压扩散应用于晶硅太阳电池的可行性工作总结报告 一、立项背景 面对日益短缺的能源与不断恶化的自然环境，人们将目光投向那些绿色环保、可再生的新能源的身上，如太阳能、风能、生物能、地热能、潮汐能等等。作为可再生清洁能源的典型代表，光伏发电以其无污染、可再生、储量丰富等优点引起了世界各国的高度重视，而据国际能源署(IEA)和欧盟联合研究中心(JRC)的预测，到2040年世界太阳能光伏发电量将占世界电力总供应的20%以上。根据预测如图1所示，太阳能在未来能源结构当中所占的比例越来越大，在本世纪末太阳能将可能会成为主要的能源供给来源，所占比例可能会超过60%。 图1.世界能源使用现状及未来能源需求结构预测图 在各种太阳能电池中，硅太阳能电池因其可靠性高、寿命长、能承受各种环境变化等优点成为太阳能电池的主要品种。太阳电池产业化所面临的主要问题之一是如何在保证电池高转换效率前提下提高产能。扩散制作P-N结是晶体硅太阳电池的核心，也是电池质量好坏的关键之一。对于扩散工序，最大的问题是如何提高扩散的均匀性。扩散的均匀性直接体现在硅片扩散后PN结结深的差异性上，均匀性好则结深的差异性小，反之亦然。而不同的结深对应的烧结温度也是不一样的。换个角度来说，同样的烧结条件对于扩散均匀性好的电池片，其欧姆接触就会好，短路电流、填充因子等电性能参数也会比较稳定。这样，电池片的转换效率也就更稳定。并且，电池片与电池片之间的电性能参数一致性好，也有利于组件的稳定性和防衰减性，从而提高了太阳电池的使用寿命。因此，如何来提高扩散的均匀性就显得非常有必要。为了克服现有技术的缺点，改善扩散后硅片的均匀性，提高晶硅太阳能电池的光电转换效率，我们提出将低压扩散技术引入晶硅太阳能电池中。 二、项目执行情况 成立项目工作小组 为确保本项目的顺利实施，公司已经形成了有来自浙江大学、湖南科技大学、中国科学院等著名高等院校10多名硕士组成的技术研发团队，共同致力于公司技术研发工作，公司以内部研发中心为依托，成立项目工作小组，该小组下设设备优化研究小组、工艺研发小组和试验生产小组，对研发工作进行了细化分解。各小组分工明确，责任到人，从组织上保证了项目的正常运行。各小组细化工作如下： 项目工作小组 设备优化小组 工艺研发小组 试验生产小组 设备改造 工艺研发和试验 试生产和品质管控 2、项目进展报告 （1）2016.3 – 2016.5 立足公司现有的扩散设备，针对常规扩散设备按低压扩散炉核心结构进行改造。低压扩散炉的核心结构如图2所示。 图2.低压扩散核心结构示意图 从进气管1进入工艺气体，在腔室2中进行低压扩散，尾气从尾气管3排出，泵7、8、9负责创造真空条件，泵出口连接排酸管道。 为保证改造后炉体满足低压真空条件，除炉体做密封改良处理外，炉门更换为专门针对低压扩散的高密封性自冷炉门如图3所示。前期改造工作在3个月左右时间基本完成。 图3.改造后扩散炉炉门 （2）2016.6–2016.9 对于多晶硅，在低压条件下，探索温度、气体流量、工艺步骤对扩散方阻和扩散均匀性的影响。研究初始低压扩散条件与最终所得电池片性能参数间的关系，成功设计并优化初步得出一种高方阻的低压扩散工艺。 （3）2016.10–2016.12 运用高方阻低压扩散工艺的基础上，建立了中试生产线，对产品进行试生产。对中途出现的问题不断排查原因并改善，经过生产线近3个月的努力，已基本形成新工艺的批量生产能力。 3、项目总结 从2016年3月到2016年12月，浙江向日葵光能科技股份有限公司低压扩散应用于晶硅太阳能电池项目在公司领导的支持下，通过前期研究，可以运用到生产中。 主要研究内容 本项目提出采用低压扩散工艺改善扩散均匀性，它一种通过改善炉管气密性、增加真空系统实现的扩散方式，真空系统提供低压力氛围，从而增加三氯氧磷分子平均自由程，提高扩散均匀性、稳定性和成膜致密性；通过低压扩散工艺，可以获得均匀的p-n结结构，更易实现浅结高方阻扩散工艺，提升电池转换效率。同时低压扩散以其优异的方阻均匀性大大提高单管产能，降低制造成本。我们的初步研究表明该工艺可以改善扩散的均匀性。 针对高方阻的低压扩散，成功设计出一种较实用的低压扩散工艺，其工艺步骤如图4所示。 进舟 抽真空 升温 检漏 通氧 扩散 推进 充气 出舟 图4.低压扩散工艺步骤 低压扩散工艺分如下三步进行： (1)关闭放有硅片的扩散炉炉门后,抽气使炉内压强至设定压强并用高温氧化硅片,在硅片表面生成一薄层SiO2； (2)采用两步扩散法制备PN结：第一步低温预扩散,第二步高温扩散； (3