2025年背电场的作用及制法.pdfVIP

百学须先立志。——朱熹

背场

增加背电场是提高电池效率的有效途径。如在p型材料的电池中，

背面增加一层p+浓掺杂层，形成p+-p的结构，那么在p+-p的界面

就产生了一个由p区指向p+的内建电场。假设p+区杂质强电离，那

么这个内建电场的电压为，式中NA+和NA分别为p+

区和p区的电离杂质浓度。由于这个内建电场所分离出的光生载流

子的积累，形成一个以p+端为正，p端为负的光生电压，这个光生

电压与电池结构本身的pn结两端的光生电压极性相同，从而提高了

开路电压Voc。另外，由于背电场的存在，使光生载流子受到加速，

这也可以看作是增加了载流子的有效扩散长度，因而增加了这部分少

子的收集几率，短路电流Jsc也就得到提高。另外，背电场的存在

迫使少数载流子远离表面，复合率降低，使暗电流减少。

制作背面场的方法较多，如蒸铝烧结、浓硼或浓磷扩散等。其中，

在电池背面采用定域扩散制背场具有较好的优越性，既产生了内建电

场，同时又减少了电极与基体接触面积，使金属与半导体界面的高复

合速率区域大大减少。并且相对于背面全扩散浓掺杂结构，定域掺杂

由于大大减少了浓掺杂面积（一般只占全背面积的1～2％），所以

也大大降低了背面的表面复合，因而更好地提高了太阳电池的性能。

（一）国内外多晶硅生产的主要工艺技术

臣心一片磁针石，不指南方不肯休。——文天祥

1，改良西门子法——闭环式三氯氢硅氢还原法

改良西门子法是用氯和氢合成氯化氢（或外购氯化氢），氯化

氢和工业硅粉在一定的温度下合成三氯氢硅，然后对三氯氢硅

进行分离精馏提纯，提纯后的三氯氢硅在氢还原炉内进行CVD

反应生产高纯多晶硅。

国内外现有的多晶硅厂绝大部分采用此法生产电子级与太阳

能级多晶硅。

2，硅烷法——硅烷热分解法

硅烷（SiH4）是以四氯化硅氢化法、硅合金分解法、氢化物还

原法、硅的直接氢化法等方法制取。然后将制得的硅烷气提纯

后在热分解炉生产纯度较高的棒状多晶硅。以前只有日本小松

掌握此技术，由于发生过严重的爆炸事故后，没有继续扩大生

产。但美国Asimi和SGS公司仍采用硅烷气热分解生产纯度

较高的电子级多晶硅产品。

3，流化床法

以四氯化硅、氢气、氯化氢和工业硅为原料在流化床内（沸腾

床）高温高压下生成三氯氢硅，将三氯氢硅再进一步歧化加氢

反应生成二氯二氢硅，继而生成硅烷气。

制得的硅烷气通入加有小颗粒硅粉的流化床反应炉内进行连

续热分解反应，生成粒状多晶硅产品。因为在流化床反应炉内

参与反应的硅表面积大，生产效率高，电耗低与成本低，适用

于大规模生产太阳能级多晶硅。唯一的缺点是安全性差，危险

穷则独善其身，达则兼善天下。——《孟子》

性大。其次是产品纯度

不高，但基本能满足太阳能电池生产的使用。

此法是美国联合碳化合物公司早年研究的工艺技术。目前世界

上只有美国MEMC公司采用此法生产粒状多晶硅。此法比较

适合生产价廉的太阳能