多晶硅制造方法及步骤？

【专家解说】：                                                    多晶硅太阳能电池制造工艺简述 　　多晶硅太阳能电池制造工艺简述 关于光的吸收 对于光吸收主要是： （1）降低表面反射；（2）改变光在电池体内的路径；（3）采用背面反射。 对于单晶硅，应用各向异性化学腐蚀的方法可在（100）表面制作金字塔状的绒面结构，降低表面光反射。      但多晶硅晶向偏离（100）面，采用上面的方法无法作出均匀的绒面，目前大多采用下列方法:      [1]激光刻槽:用激光刻槽的方法可在多晶硅表面制作倒金字塔结构，在 500～900nm 光谱范围内，反射率为 4～6％，与表面制作双层减反射膜相当。而在（100）面单晶硅化学制作绒面的反射率为 11％。      用激光制作绒面比在光滑面镀双层减反射膜层（ZnS/MgF2）电池的短路电流要提高 4％左右，这主要是长波光（波长大于 800nm）斜射进入电池的原因。激光制作绒面存在的问题是在刻蚀中，表面造成损伤同时引入一些杂质，要通过化学处理去除表面损伤层。该方法所作的太阳电池通常短路电流较高，但开路电压不太高，主要原因是电池表面积增加，引起复合电流提高。       [2]化学刻槽:应用掩膜（Si3N4 或 SiO2）各向同性腐蚀，腐蚀液可为酸性腐蚀液，也可为浓度较高的氢氧化钠或氢氧化钾溶液， 该方法无法形成各向异性腐蚀所形成的那种尖锥状结构。 据报道，该方法所形成的绒面对 700～1030 微米光谱范围有明显的减反射作用。 但掩膜层一般要在较高的温度下形成，引起多晶硅材料性能下降，特别对质量较低的多晶材料，少子寿命缩短。应用该工艺在 225cm2 的多晶硅上所作电池的转换效率达到 16.4%。掩膜层也可用丝网印刷的方法形成。       [3]反应离子腐蚀 （RIE）:该方法为一种无掩膜腐蚀工艺， 所形成的绒面反射率特别低， 450～在 1000 微米光谱范围的反射率可小于 2％。仅从光学的角度来看，是一种理想的方法，但存在的问题是硅表面损伤严重，电池的开路电压和填充因子出现下降。        [4]制作减反射膜层:对于高效太阳电池，最常用和最有效的方法是蒸镀 ZnS/MgF2 双层减反射 膜，其最佳厚度取决于下面氧化层的厚度和电池表面的特征，例如，表面是光滑面还是绒面，减反射工艺也有蒸镀 Ta2O5, PECVD 沉积 Si3N3 等。ZnO 导电膜也可作为减反材料。 金属化技术在高效电池的制作中，金属化电极必须与电池的设计参数，如表面掺杂浓度、PN 结深，金属材料相匹配。       实验室电池一般面积比较小（面积小于 4cm2），所以需要细金属栅线（小于 10 微米），一般采用的方法为光刻、电子束蒸发、电子镀。工业化大生产中也使用电镀工艺，但蒸发和光刻结合使用时，不属于低成本工艺技术。       [1]电子束蒸发和电镀:通常，应用正胶剥离工艺，蒸镀 Ti/Pa/Ag 多层金属电极，要减小金属电极 所引起的串联电阻，往往需要金属层比较厚（8～10 微米）。缺点是电子束蒸发造成硅表面/钝化 层介面损伤，使表面复合提高，因此，工艺中，采用短时蒸发 Ti/Pa 层，在蒸发银层的工艺。另一个问题是金属与硅接触面较大时，必将导致少子复合速度提高。       在这一工艺中，采用了隧道结接触的方法，在硅和金属成间形成一个较薄的氧化层（一般厚度为 20 微米左右）应用功函数较低的金属(如钛等)可在硅表面感应一个稳定的电子积累层(也可引入固定正电荷加深反型)。另外一种方法是在钝化层上开出小窗口（小于 2 微米），再淀积较宽的金属栅线（通常为 10 微米），形成 mushroom—like 状电极，用该方法在 4cm2 Mc-Si 上电池的转换效率达到 17.3％。目前，在机械 刻槽表面也运用了 Shallow angle (oblique)技术。       PN 结的形成技术 [1]发射区形成和磷吸杂:对于高效太阳能电池， 发射区的形成一般采用选择扩散， 在金属电极下方形成重杂质区域而在电极间实现浅浓度扩散， 发射区的浅浓度扩散即增强了电池对蓝光的响应，又使硅表面易于钝化。扩散的方法有两步扩散工艺、扩散加腐蚀工艺和掩埋扩散工艺。      目前采用选择扩散，15×15cm2 电池转换效率达到 16.4%，n++、n+区域的表面方块电阻分别为 20Ω和 80Ω.对于 Mc—Si 材料， 扩磷吸杂对电池的影响得到广泛的研究， 较长时间的磷吸杂过程 （一般 3～ 4 小时），可使一些 Mc—Si 的少子扩散长度提高两个数量级。在对衬底浓度对吸杂效应的研究中发现，即便对高浓度的衬第材料，经吸杂也能够获得较大的少， 子扩散长度 （大于 200 微米） 电池的开路电压大于 638mv, 转换效率超过 17％。 [2]背表面场的形成及铝吸杂技术:在 Mc—Si 电池中，背 p+p 结由均匀扩散铝或硼形成，硼源一般为 BN、BBr、APCVD SiO2：B2O8 等，铝扩散为蒸发或丝网印刷铝，800 度下烧结所完成，对铝吸杂的作用也开展了大量的研究，与磷扩散 吸杂不同，铝吸杂在相对较低的温度下进行。其中体缺陷也参与了杂质的溶解和沉积，而在较高温度下，沉积的杂质易于溶解进入硅中，对 Mc—Si 产生不利的影响。到目前为至，区域背场已应用于单晶硅电池工艺中，但在多晶硅中，还是应用全铝背表面场结构。