HIT电池技术

浙江贝盛光伏股份有限公司姓名：全传笔部门：研发部PaperstudyHIT电池技术2011-08-23ConfidentialStaffOnlyHIT电池简介HIT原理HIT制备目录ConfidentialStaffOnlyHIT(HeterojunctionwithintrinsicThinlayer)HIT电池是日本Sanyo公司发明的异质结电池的一种，其特点是再发射极和背面高浓度掺杂层与基片之间添加了一层本征非晶硅层。HIT电池发展历史1968年，第一个a-Si/c-Si异质结器件。1974年，第一个氢化非晶硅器件。（a-Si:H，H钝化，减少缺陷）1983年，第一个太阳能电池。2010年，转换效率达到23%。（Sanyo）HIT电池简介ConfidentialStaffOnly异质结电池能带结构示意图开路电压大的原因：除了掺杂浓度差形成的内建电池外，材料的禁带宽度的差别也会进一步增加电池的内建电势。HIT原理ConfidentialStaffOnlyHIT电池中本征非晶硅层的作用：钝化硅片表面，减少Dit(复合中心)，增加电池的少子寿命。体硅电池中，硅片在未钝化前，表面复合速率一般大于1*105cm/s。氮化硅钝化后可降到1*103cm/s以下，效果很好时可降到102cm/s以下。HIT原理ConfidentialStaffOnlyHIT电池中TCO层的作用：TCO玻璃是指在平板玻璃表面通过物理或化学镀膜方法均匀的镀上一层透明的导电氧化物薄膜（TransparentConductiveOxide）而形成的组件。它能形成良好的欧姆接触，过渡金属－硅减少载流子平行硅片表面流动时的复合损耗，增加载流子的收集效率起到钝化表面的效果。HIT原理ConfidentialStaffOnly硅片清洗及制绒与体硅电池相同HIT电池制备ConfidentialStaffOnly本征层及掺杂层的制备PECVD（PlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition）等离子辅助化学气相沉积HWCVD（HotWireChemicalVaporDeposition）热丝化学气相沉积PECVD等离子辅助化学气相沉积HIT电池制备ConfidentialStaffOnlyHWCVD热丝化学气相沉积HIT电池制备HWCVD设备HWCVD原理图ConfidentialStaffOnlyPECVDHWCVD生长速率慢快生长面积大小生长均匀性好较差薄膜质量较好更好工艺稳定性好较差工艺成熟度成熟发展阶段PECVD与HWCVD比较HIT电池制备ConfidentialStaffOnlyTCO层的制备溅射法：磁控溅射、离子束溅射等蒸发法：热蒸发、离子束蒸发等溅射法的工艺稳定性更好，制备薄膜的质量也较好。HIT电池制备ConfidentialStaffOnly至2008年世界HIT电池的研究现状HIT电池制备ConfidentialStaffOnly三洋双面HIT电池结构图晶硅/非晶硅异质结结构增加开路电压，提高转换效率HIT电池制备ConfidentialStaffOnlyHIT电池工艺制程HIT电池制备ConfidentialStaffOnly1.HIT电池具有较高的开路电压Uoc，三洋规模化生产效率可超过20%。2.良好的温度特性。室外使用温度经常会达到70-80度，在同样的高温下，HIT电池比晶硅太阳电池性能衰减更少。3.HIT电池工艺均在200度以下，对于衬底硅材料的要求较低。热能投入少，同时对环境洁净程度要求较低。4.全部在线式设备，易于实现自动化。R&RHIT电池的优点效率可以做到19%，与17%的常规电池效率相比，相当于节省9%的成本温度特性0.3%/Kvs.0.43%/K，增加4%的能量输出，节省4%的成本。HIT电池制备ConfidentialStaffOnly工艺步骤增加，设备更复杂。参考SUNFAB生产线的成本R&R的设备价格会比较昂贵。周边刻蚀工序只能放在最后，不能像常规工艺那样提前非晶硅的主流PECVD工艺为直接式，频率一般为13.56MHz，管式PECVD设备可以实现。HIT电池制备ConfidentialStaffOnlyHIT技术难点1.非晶硅太阳电池的研究，现在主要着重于改善非晶硅膜本身性质，以减少缺陷密度。严格控制a-Si/c-Si界面质量，不断降低缺陷态密度。2.优化光陷，降低反射率。3.提高透明导电膜的电导率，透射率。4.降低金属栅线的接触电阻。HIT电池制备ConfidentialStaffOnlyPECVD技术难点一等离子体的不稳定性。等离子体的稳定性是一个复杂的问题。等离子体本身是由电子、离子等带电电荷组成的准中性气体,因此,它的状态容易受到外界条件的影响而发生变化。衬底表面的带电状态、反应器壁的薄膜附着、电源的波动、气体的流速等都会改变等离子体的状态,改变其中活性粒子的种类及数量,从而改变所沉积薄膜的性质;另外在大规模生产中,在较大的面积上保持等离子体的均匀性也是一件困难的事。这种差异的原因往往是隐性的,解决这一问题需要精通等离子体的专业知识。HIT电池制备ConfidentialStaffOnlyPECVD技术难点二等离子体中电子及离子辐照对沉积薄膜结构及电子学特性损伤。等离子体加工过程中另一方面的问题是等离子体损伤,主要指离子轰击及光子辐照,除了会降低沉积膜的质量外,还对晶体Si衬底带来损伤。光谱响应的研究结果发现利用等离子体技术制备的HIT电池,在蓝光区,光谱响应提高,而在红光区,光谱响应降低,这一方面表明本征层的钝化作用提高了蓝光区的光量子效率。另一方面表明等离子体对器件的损伤深入到器件内部。造成主要在Si体内被吸收的红光区的量子效率下降。为降低等离子体损伤，需要严格控制等离子体的放电功率，将其降低至最小，以能维持放电为准，这实际上降低了等离子体的稳定性，增加了工艺参数控制的难度。HIT电池制备ConfidentialStaffOnlyPECVD技术难点三硼和磷的掺杂浓度难以提高。沉积P型和N型非晶硅的过程中，要同时实现对硅的掺杂。所用的反应物为硼烷和磷烷。目前用这两种气体进行掺杂，无论如何增加反应气体的浓度，沉积的非晶硅膜很难得到高于1019次方的掺杂浓度。而常规晶体硅扩散工艺得到的掺杂浓度一般为1021。HIT电池制备浙江贝盛光伏股份有限公司Thanks