晶體硅太陽(yáng)能電池是目前市場(chǎng)主要的太陽(yáng)能電池技術(shù)之一，其中硅片的金屬化在有效收集太陽(yáng)能方面起著至關(guān)重要的作用。硅片和金屬柵線之間的接觸形成和其特性受到PN結(jié)摻雜水平的影響，通過(guò)測(cè)量方阻可以判斷摻雜濃度對(duì)電池性能的影響，測(cè)量接觸電阻可以判斷電池片和金屬柵線的接觸質(zhì)量，這些測(cè)試對(duì)提高太陽(yáng)能電池性能起著主導(dǎo)作用。「美能光伏」針對(duì)用戶的測(cè)試需求，可提供絨面反射儀、TLM接觸電阻測(cè)試儀和在線/離線掃描式四探針?lè)阶鑳x，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)太陽(yáng)能電池各項(xiàng)參數(shù)的精準(zhǔn)把控，為客戶提供多種選擇。

摻雜速率對(duì)太陽(yáng)能電池表面反射率影響分析為了制造高效的晶體硅太陽(yáng)能電池，可以通過(guò)在硅片表面形成均勻分布的金字塔結(jié)構(gòu)來(lái)減少光學(xué)表面反射。較低的光學(xué)反射率主要取決于硅片表面金字塔的形狀、大小和均勻性。這些金字塔結(jié)構(gòu)受到刻蝕速率、氫氧化鉀（KOH）和異丙醇（IPA）的控制影響，其中刻蝕速率影響金字塔的形成，氫氧化鉀影響金字塔的數(shù)量，異丙醇影響金字塔的大小。

原始硅片（左）和經(jīng)過(guò)清洗制絨工藝后的硅片（右）的SEM圖像

利用絨面反射儀，可以收集制絨片對(duì)不同波長(zhǎng)段的光的反射率。從下圖可以看出，在500nm以下，反射率隨著波長(zhǎng)的增加而降低，在500到1000nm之間幾乎保持不變。隨著波長(zhǎng)的進(jìn)一步增加，反射率也開(kāi)始增加。可以觀察到的結(jié)論為在450 ~ 1000 nm的波長(zhǎng)范圍里，原始硅片和制絨片的反射率較低，最小反射率分別為36.22%和15.08%。

原始硅片和經(jīng)過(guò)清洗制絨工藝后的硅片的反射率與波長(zhǎng)曲線（左）和反射率百分比（右）對(duì)比圖

摻雜時(shí)間對(duì)薄膜方阻的影響分析在光伏行業(yè)中，薄膜的方塊電阻對(duì)于電池性能至關(guān)重要，因?yàn)樗砻髁薖N結(jié)摻雜區(qū)域的質(zhì)量和均勻性。方阻值較高代表輕摻雜，會(huì)導(dǎo)致硅片接觸電阻過(guò)高，而方組值較低則代表重?fù)诫s，導(dǎo)致硅片接觸電阻過(guò)低。

5組硅片隨擴(kuò)散時(shí)間增加的方阻值變化

從上圖可以觀察到，通過(guò)磷原子摻雜的硅片方阻都顯著下降。擴(kuò)散前的方阻為7578Ω/□，隨著擴(kuò)散時(shí)間的增加，5組硅片的方阻值都急速下降，直到進(jìn)行至25分鐘時(shí)，方阻值最小。這是由于隨著擴(kuò)散時(shí)間的增加，磷原子摻雜濃度也隨之增加，方阻值與摻雜濃度呈反比關(guān)系。在進(jìn)行至30分鐘時(shí)，方阻值又開(kāi)始增加，這是由于過(guò)度摻雜導(dǎo)致。

摻雜時(shí)間對(duì)太陽(yáng)能電池接觸電阻的影響分析接觸電阻受三個(gè)主要因素影響，分別是半導(dǎo)體材料、摻雜濃度以及導(dǎo)體材料類型。摻雜濃度是控制接觸電阻值的重要因素，較高的摻雜濃度會(huì)顯著降低接觸電阻，但當(dāng)磷原子的濃度超過(guò)硅片的固體溶解度極限時(shí)，會(huì)在半導(dǎo)體表面形成“死層”，使硅片失去電活性，其還會(huì)充當(dāng)復(fù)合中心，從而阻礙太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率。

通過(guò)對(duì)6個(gè)電池片樣品分別摻雜磷原子，時(shí)間變化分別為5min、10min、15min、20min、25min和30min，進(jìn)行電池前表面和后表面的6各區(qū)域的接觸電阻測(cè)量。

表1. 6個(gè)樣品的前表面接觸電阻值

表2. 6個(gè)樣品的背面接觸電阻值

從上面的兩組數(shù)據(jù)可以得出，前表面的接觸電阻隨著磷摻雜的時(shí)間增加而減小，但當(dāng)進(jìn)行至30分鐘時(shí)，硅片表面形成“死層”，接觸電阻值增大。而背面的接觸電阻值與前表面不同，其隨著摻雜時(shí)間的增加也在緩慢的增加，直至25分鐘之后開(kāi)始急劇上漲。其原因可能是由于磷原子在硅片中的固體溶解度超出了極限。

因此25分鐘的擴(kuò)散時(shí)間可以被認(rèn)定為最優(yōu)時(shí)間，有利于制造出高效的晶體硅太陽(yáng)能電池。

太陽(yáng)能電池正面（左）和背面（右）的接觸電阻與擴(kuò)散時(shí)間曲線