選擇性發(fā)射極電池研發(fā)計劃

1、選擇性發(fā)射極電池研發(fā)計劃概述q背景介紹q研發(fā)計劃及需求q總結背 景 介 紹選擇性發(fā)射極太陽能電池SE（Selective Emitter）電池即選擇性發(fā)射極電池是目前研究最普遍的高效電池結構，主要通過采用正面非均勻的摻雜，同時實現低濃度的N型擴散和良好的正面接觸，降低了正面的接觸電阻和俄歇復合損耗，能夠提升0.5%-1%的太陽能電池轉換效率選擇性發(fā)射極電池的典型結構選擇性發(fā)射極太陽能電池的幾種典型路線q兩次擴散法；采用掩膜+開窗口（激光、印刷腐蝕）的方式形成重擴散區(qū)域，此方法在掩膜技術成熟之后，亦可只進行一次擴散。q濕法刻蝕法；全表面重擴散后，采用掩膜（印刷、噴墨）+硅刻蝕（干法、濕法），刻蝕

2、未掩蔽區(qū)域的硅，形成輕擴散區(qū)域q硅墨法；制絨后，在局部涂硅墨（印刷、噴墨）層，硅墨區(qū)能擴散時快速吸磷，從而通過一次擴散形成選擇性擴散區(qū)域q磷漿法；制絨后，在局部印刷磷漿，通過一次高溫，分部實現印刷區(qū)重擴和非印刷區(qū)的輕擴散，流程和設備硅墨法一致兩步擴散法制絨掩膜形成印刷腐蝕/激光開孔重擴散掩膜去除輕擴散PECVD等離子刻蝕去PSG對位印刷檢測分級燒結代表新工藝流程兩次擴散法的改進掩膜+一步擴散制絨掩膜形成印刷腐蝕/激光開孔重擴散PECVD等離子刻蝕去PSG對位印刷檢測分級燒結q兩部擴散法形成選擇性擴散區(qū)域是目前最為成熟的SE技術，我們也有非常成熟的技術積累；它與現有生產線有較好的兼容性，核心設備

3、均能在市場上采購，但需自行設計漿料清洗和硅片傳遞設備（Centrotherm采用激光開孔的方式替代印刷刻蝕）；q需要經過3次高溫（1次氧化+2次擴散）和腐蝕漿料的印刷和清洗過程，使得生產流程變得復雜，生產成本有較大的上升；q若能改進到1次擴散（未經實踐，但實現的可能性較大），即可以省略輕擴散步驟，氧化層去除亦可與去磷硅同時進行，則此工藝尚具有一定的價值兩次擴散法技術分析兩次擴散法對設備開發(fā)的需求q擴散爐/氧化爐：高均勻性的擴散爐（尤其是在高方阻下）對于選擇性發(fā)射極電池而言至關重要；而高均勻的氧化爐是簡化兩次擴散為一次擴散的關鍵q硅片傳遞、裝框設備：規(guī)模生產當中，在腐蝕漿料印刷后不能采用人工傳遞

4、和清洗，需進行裝框后采用手工清洗的，此設備需要進行設計和加工，但是相關技術非常成熟；q腐蝕漿料清洗設備：在印刷完腐蝕漿料并裝框后，通過超聲、噴淋等槽位，將腐蝕漿料從表面去除，目前來看全手工清洗的方式更為現實（傳統(tǒng)自動線意味著硅片印刷完還需等待很長時間）濕法刻蝕法制絨重擴散等離子刻蝕掩膜形成濕法腐蝕去掩膜和PSG清洗燒結PECVD對位印刷檢測分級q濕法刻蝕法形成選擇性擴散區(qū)域由來已久，后德國Schmid公司加以改進，并推出基于此技術的Turnkey業(yè)務；優(yōu)勢在于只需要一次高溫過程，而且掩膜材料相對于腐蝕材料來說，價格更低q所增加的掩膜印刷、腐蝕等工序均在PN結形成之后，對電池性能影響較?。籷掩膜

5、材料和精密刻蝕設備（硅刻蝕）在市面上均無銷售，研發(fā)周期較長；濕法刻蝕法分析q掩膜材料：可通過印刷的方式在硅片上形成一定圖形的掩膜層，對材料的印刷性能和抗腐蝕性能（氫氟酸+硝酸）要求較高；q硅刻蝕設備：硅刻蝕精度和均勻性的要求（50nm刻蝕量，5%以內的刻蝕均勻性），技術并不成熟，需要在目前濕制程設備的基礎上重新開發(fā)濕法刻蝕法對設備開發(fā)的需求硅墨/磷漿法制絨輕擴散等離子刻蝕去PSG清洗硅墨/磷漿圖形形成對位印刷燒結檢測分級PECVD硅墨/磷漿法分析q硅墨法利用硅墨（silicon ink）吸磷速率比晶硅表面快，通過一次擴散來形成選擇性擴散區(qū)域的方法是在近幾年才出現的技術，Innovalight公

6、司將此技術商業(yè)化，且正在多家電池生產企業(yè)里實驗效果，晶澳太陽能已經實現均值18.5%左右的轉換效率（選片）q磷漿法則是利用磷漿擴散形成重擴散，同時進行輕擴散，通過一次高溫形成選擇性擴散區(qū)域，工藝流程和所需設備幾乎和硅墨法完全一致；q硅墨法和磷漿法中的印刷、烘干等步驟均在PN結形成之前，存在一定的風險q硅墨/磷漿材料：目前硅墨材料只有Innovalight一家在提供，初步了解的技術轉讓費高達200萬美元（不包括硅墨材料購買費用）；磷漿目前霍尼韋爾研發(fā)的較為成熟，并可以立即進行試用（保密協(xié)議簽訂后）q每條線只需增加一臺印刷頭和烘干爐摻雜硅墨法對設備開發(fā)的需求研 發(fā) 計 劃 及 需 求研發(fā)計劃及需求

7、磷漿/硅墨法兩次擴散法掩膜刻蝕法磷漿/硅墨法無需開發(fā)任何設備，磷漿材料可通過與霍尼韋爾合作方式得到，可即時開始小批量試驗兩次擴散法小批量試驗亦無需開發(fā)大型設備，腐蝕漿料可與磷漿共用一印刷頭，購買腐蝕漿料和小型超聲清洗裝置臨時調撥1臺印刷頭，一臺烘干爐至桂林，即可開始試驗，可快速得到試驗結果，桂林二期設置兩條SE線，兼容此三種方法（實際上可以全兼容，含掩膜腐蝕法）做為后備方案，進行跟蹤研究；目前開展掩膜材料研究和硅刻蝕工藝和設備可行性方案研究人員配置需求磷漿/硅墨法兩次擴散法掩膜刻蝕法由于桂林二期即將開工，時間緊急，目前外招人員難以滿足經驗需求；我建議調工藝研發(fā)部一人至系統(tǒng)研發(fā)部暫負責這兩種路線

8、的具體實施（共需10人，通過招聘應屆生逐步填充進去），具體工藝環(huán)節(jié)請桂林工藝人員進行配合目前田樂已開展此項目研發(fā)工作（主要是掩膜材料），后續(xù)如有化學、材料類畢業(yè)入職可安排一部分到此項目，共安排3人左右（田樂除此項目外還承擔科技項目申報調研和專利調研方面工作）研發(fā)路標規(guī)劃q2010年3月-5月；（1臺印刷機和烘干爐調桂林）開發(fā)階段，完成兩次擴散法（簡化為一次氧化+一次擴散）和磷漿/硅墨法的工藝開發(fā)，拿出一套完整的量產工藝方案和量產設備開發(fā)需求方案（4月）；小批量試驗效率達到17.8%以上q2010年6月-9月；量產推廣階段，在桂林二期兩條SE產線上進行推廣，批量試驗效率達到17.6%以上q2010年10月-12月；量產提升和整線成型；桂林二期兩條SE產線實現量產效率17.8%以上，并擬定完整的SE電池整線建線方案，以整線平均效率達到18%為目標注：以上所列效率均為批量平