基于激光出產技術在標準太陽能電池的設計及應

德國InstitutfurSolarenergieforschungHameln(ISFH)研究所的研究人員已經研制出一種制造太陽能電池的出產工藝，即背交織單次蒸發(RISE)工藝。輔以激光出產技術，用該工藝制造的背接觸式硅太陽能電池的光電轉換效率達到22%。目前，晶體硅制作的太陽能電池已在太陽能光生伏打產品市場上占據統治地位。一般工業晶體硅太陽能電池的光一電轉換效率為14%~16%，而采用新的激光出產技術能提高太陽能電池的光一電轉換效率。很多廠家都利用激光出產技術加工硅太陽能電池。BpSolar公司(Frederick,MD)采用激光刻槽埋柵極技術，也就是說利用激光技術在硅表面上刻槽，然后填人金屬，以起到前表面電接觸柵極的用途。與標準前表面鍍敷金屬層相比，這種技術的優勢是能減少屏蔽損耗。

AdventSolar公司則采用另外一種被稱之為發射區圍壁導通(emitterwrapthrough)技術。用激光在硅晶片上鉆通孔，高摻雜壁將發射區前表面的電流傳導到背表面的金屬接觸層，因而能進一步降低屏蔽損耗，提高光一電轉換效率。非接觸出產在利用R1SE工藝加工太陽能電池過程中，利用激光出產辦法在太陽能電池背面制作出交織圖形發射區和基區，激光燒蝕還能使自對準接觸層在金屬蒸發后可靠地分離(參見圖1)。非接觸式出產(對減少晶片損傷非常緊要)首先利用口開關三倍頻355nmNd:YVO4激光器在晶體硅晶片背面的氮化硅或者氧化硅薄層中燒蝕出呈指狀交織的發射區和基區圖形。晶片的任何損傷都會縮短載流子的壽命，同樣也會降低光一電轉換效率。然后利用氫氧化鉀(KOH)腐蝕出產以去除激光出產所導致的損傷部分。經過腐蝕之后，發光物質擴散形成發射區，剩下凸起的氮化硅和氧化作為基區。在濕法化學腐蝕之前，下一步出產工序是利用金屬蒸發自對準接觸層分離出產來分離發射區和基區。為使太陽能電池的轉換效率達到最佳化，ISFH研究所和德國LaserZentrumHannove:公司的研究人員發現，載流子的壽命與不同波長激光光源造成的晶片損傷和KOH腐蝕深度有關。而且，三倍頻Nd:YAG355nm激光燒蝕導致晶片損傷的深度是3μm;二倍頻Nd:YAG532nm激光燒蝕導致晶片損傷的深度為4μm;而Nd:YAG1064nm激光導致的損傷深度會超過20μm。只要去除的損傷層達到如此深度，那么就不會影響太陽能電池20%以上的轉換效率，但深度與激光成本費用及硅晶片的厚度密切相關，在加工過程中要充足考慮。太陽能電池研究小組的研究人員認為，激光出產技術是RISE出產程序中最關鍵的技術。由于他們所使用的非接觸式激光出產技術在大多數其他工業中早已使用，因此RISE出產工藝是適于利用大面積晶體硅薄晶片工業加工RISE太陽能電池，這將使其加工成本致少能與現今標準太陽能電池的加工成本相比。

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