激光掺杂设备在PERC太阳电池生产中的应用

首先介绍了在太阳电池生产过程中激光设备的类型,阐述了激光掺杂工艺在PERC太阳电池生产过程中的重要作用,然后介绍了激光掺杂设备的原理和结构,以及其光斑聚焦原理,提出了光斑异常解决方案,并分析了光路维护要求,提出了可保证了激光掺杂设备高效稳定运行的维护方法。随着对激光设备的深度了解及太阳电池技术的进一步升级,对激光设备的要求会更高,通过不断的优化,激光技术将在太阳电池产业化制造领域得到较好的应用和提升,激光设备也将更快地普及到更多领域。

氧化硅膜对激光掺杂SE电极的保护性能研究

SE激光选择性电极在制程中易对电池电极重掺区造成表面损伤,为防止后续工艺对其造成进一步的腐蚀,在硅表沉积一层氧化膜来达到保护效果。本文通过热氧与臭氧两种工艺制备氧化膜,并通过碱抛后损伤区的微观形貌以及电池电性能对比,得出热氧制氧化膜的致密性好,对损伤区可以起到较好的保护效果,保证了金属电极与硅基体低的串联电阻,电性能优越。

激光掺杂选择性发射极太阳电池工艺研究

研究了激光掺杂选择性发射极太阳电池工艺中不同激光功率对磷原子掺杂浓度、硅片表面损伤程度的影响及发射极方阻与电池串联电阻随激光功率的变化情况。通过对磷原子浓度分布曲线的观察,阐明了磷原子浓度对选择性发射极电池性能的影响机理;通过对比不同激光功率掺杂条件下选择性发射极电池特性的变化,发现激光功率在40-50 W时电池的串联电阻达到最低,且串联电阻值随激光功率的增强而升高。通过实验确定了最优激光掺杂功率,并对生产线各工序参数进行整体优化,实现了使电池产业化效率稳定提升0.25%以上的激光掺杂选择性发射极太阳电池制备工艺。

激光掺杂制备晶体硅太阳电池研究进展

激光掺杂具有可控性强,工艺简单,对材料造成的激光诱导损伤小等优点,是制备高效晶体硅太阳电池理想的技术选择。本文总结了国内外激光掺杂的研究工作,介绍了掺杂制备晶体硅太阳电池主要激光技术,分析了激光能量密度、激光脉冲个数、激光波长,和材料表面织构与否对激光掺杂效果的影响,以及激光掺杂制备的晶体硅太阳电池的优势特点。

多晶硅太阳电池激光掺杂选择性发射极

研究了多晶硅片扩散工艺与激光掺杂工艺的匹配性．采用波长532nm的纳秒脉冲激光器对扩散后未去磷硅玻璃的多晶硅片表面进行激光扫描掺杂，激光扫描掺杂后硅片方块电阻降低为扩散后硅片方阻的50％左右，而且随着激光功率的增加，扩散到硅片表面的磷原子浓度增大，硅片方阻下降更明显．测试了激光掺杂后多晶硅太阳能电池的外量子效率，其外量子效率在340～480nm波段范围与常规多晶硅太阳能电池相比提高18％～5％．研究了激光掺杂后多晶硅电池的光电转换特性，分析了较高激光功率掺杂时多晶硅电池的失效特性，结果表明：优化工艺后多晶硅太阳电池平均光电转换效率达到17．11％，比普通工艺多晶硅太阳电池提高0．34％，最高转换效率达到17．47％．激光掺杂选择性发射极工艺流程简单，电池效率提升明显，易于实现产业化．

激光掺杂制作选择性发射极晶体硅PERC电池的工艺研究

基于PERC (Passivated emitter and rear cell)电池的工艺基础,进行了激光掺杂制作选择性发射极晶体硅PERC电池的研究。以现有的PERC电池制造技术路线为基础,激光掺杂制作选择性发射极。研究了经激光掺杂后,选择性发射极对方块电阻、磷扩散结深及表面掺杂浓度、遮光比、激光能量密度、激光脉冲重叠率的影响。利用四探针测量仪、电化学电容-电压法(ECV)、扫描电子显微镜(SEM)、WT2000(μPCD-microwave photo conductivity decay)、二次离子质谱测量仪(SIMS)、WCT120测试仪、光致发光光谱仪(PL)、光谱响应(EQE)、二次元测长仪(Two dimensional length measuring instrument)对试样依次进行了表征。研究结果表明:激光掺杂后的PERC电池在短波波段具有更高的量子效率。方块电阻主要影响了PERC电池的表面复合速率。而PERC电池的开路电压主要取决于方块电阻、激光能量密度、激光脉冲重叠率。短路电流密度主要取决于方块电阻、磷扩散结深及表面掺杂浓度、遮光比、激光能量密度、激光脉冲重叠率。

整形激光掺杂制备PERC电池选择性发射极研究

研究整形激光掺杂制备选择性发射极(SE)对p型单晶硅钝化发射极局域背接触(PERC)太阳电池的表面金字塔形貌、掺杂分布及电池性能的影响。整形激光具有能量分布均匀、对硅片损伤小等优点。通过改变激光的功率以及激光划线速度在p型单晶硅PERC太阳电池制备了不同掺杂分布的发射极。结合3D激光显微镜、扫描电子显微镜、EDS能谱分析、四探针方阻测试仪、电化学电容法等测试分析方法表征了样品的表面形貌、方阻变化、掺杂浓度曲线和电学性能。本文结合光斑重叠率将不同激光功率和激光划线速度采用公式统一转化为激光能量密度,从而得出制备选择性发射极的最佳激光能量密度。研究结果表明,当激光能量密度为0.97 J/cm2时,电池效率可以稳定提升0.25%以上,体现了整形激光SE技术应用于PERC电池的应用潜力。

激光掺杂制作选择性发射极电池扩散工艺的研究

研究了激光掺杂制作选择性发射极电池的三氯氧磷(POCl3)扩散工艺。优化扩散时间、气体流量和温度控制参数,结合三氯氧磷扩散后磷硅玻璃(PSG)层中磷浓度、扩散层深度、表面掺杂浓度、扩散后方阻及激光后方块电阻的测试,得到了合适的三氯氧磷扩散工艺。与未采用优化工艺的电池相比,光电转换效率提升约0.3%。

“SE+PERC”单晶硅太阳电池激光掺杂区域的漏电现象研究

在选择性发射极(SE)技术与钝化发射极背接触(PERC)技术相结合(即“SE+PERC”)的单晶硅太阳电池技术路线中,通常采用激光技术进行局部重掺杂,即利用激光的高温特性将硅片表面磷硅玻璃(PSG)层内的磷原子推入硅片内部,形成高低结,从而提高太阳电池的光电转换效率。但是经过激光扫描后的掺杂区域表面的PSG层会被激光损伤,损伤区域在进行碱抛光时常因掩膜的保护性差而被碱溶液腐蚀,导致p-n结被破坏,造成局部严重漏电,从而影响太阳电池的整体电性能。针对“SE+PERC”单晶硅太阳电池制备过程中激光掺杂区域出现的漏电现象,分析了漏电原因,并给出了采用SE激光掺杂工艺及碱抛光工艺时的优化建议。

基于激光掺杂的SE+PERC单晶硅太阳电池关键工艺的研究

在现阶段主流太阳电池生产设备的水平条件下,研究了激光频率、初始方块电阻和烧结峰值温度对基于激光掺杂的选择性发射极(SE)+PERC单晶硅太阳电池电性能的影响。分别采用奥林巴斯显微镜和Halm电学性能测试仪,分析了不同频率的激光在硅片表面形成的光斑形貌,以及不同实验条件时电池的电性能变化趋势。结果表明,激光频率为220 kHz时有利于在硅片表面形成连续性且不重叠的光斑,形成最佳重掺杂区,从而提升电池转换效率;基于现有的常压扩散设备的掺杂水平,在确保硅片表面方块电阻均匀性的情况下,初始方块电阻选择120Ω/□更有利于提升电池的转换效率;烧结峰值温度为790℃时,更有利于在电池电极位置形成良好的欧姆接触,从而获得最佳的电池转换效率。

激光掺杂选择性发射极技术在PERC单晶硅太阳电池中的应用

以激光掺杂选择性发射极(LDSE)技术在PERC单晶硅太阳电池中的应用为研究对象,使用太阳电池单二极管模型模拟了反向饱和电流密度与开路电压、比接触电阻与填充因子之间的关系;测试了不同激光功率和激光划线速度对扩散后方块电阻变化值的影响,并通过扫描电镜(SEM)对硅片表面形貌和电化学电容-电压(ECV)法对发射极表面浓度和结深进行了表征;采用5主栅金属化图形设计PERC单晶硅太阳电池,通过LDSE工艺参数优化,制备了平均转换效率达到21.92%的PERC单晶硅太阳电池。研究结果表明,LDSE技术可提高PERC单晶硅太阳电池的外量子效率(EQE)短波蓝光响应和转换效率。

激光掺杂选择性发射极单晶硅太阳电池的工艺研究

研究了激光掺杂选择性发射极匹配的扩散工艺,通过调整不同的工艺参数,达到相同的高方阻,比较了不同方法获得的高方阻的均匀性,得到了在105Ω/?左右的高方阻仍能保持较好均匀性的扩散工艺。通过调整激光功率形成不同的重掺杂区方块电阻,研究了不同的重掺杂区方块电阻对电池主要电性能参数的影响,分析了变化原因。最后比较了激光掺杂选择性发射极太阳电池和传统太阳电池的电性能及外量子效率。工艺优化后,激光掺杂选择性发射极太阳电池的转换效率相比传统太阳电池有0.24%的提升。

激光掺杂制作选择性发射极电池的研究

激光掺杂制作选择性发射极技术提供了一种简单、可行的选择性结构。PSG层覆盖在发射极顶部,这层PSG是在炉管扩散时形成的。在激光掺杂的过程中,PSG层的磷原子,进入发射极,增加了发射极的掺杂浓度。

用激光掺杂技术制造碳化硅白色发光二极管

美国中佛罗里达大学光学和激光研究教育中心与AppliCote协会的研究人员利用激光掺杂技术在碳化硅（SIC）衬底上成功制造出一种白色发光二极管。

n型隧穿氧化层钝化背接触太阳能电池发射极激光硼掺杂工艺

在n型隧穿氧化层钝化背接触(TBC)太阳能电池发射极制程中引入激光掺杂可快速实现发射极图案化制作,简化电池制作流程。通过激光将硼硅玻璃(BSG)中的硼掺入多晶硅层中,形成图案化的掺硼多晶硅层。研究了不同激光参数及掺杂次数对TBC太阳能电池发射极钝化性能和方块电阻的影响,实验结果表明,当激光功率为70 W、掺杂次数为2次时,太阳能电池发射极可获得良好的钝化效果和合适方阻,其中掺杂浓度达到8.1×10^(19)cm^(-3),隐开路电压>723 mV,方块电阻约为150Ω/□。制备的TBC太阳能电池的平均光电转换效率可达24.691%,短路电流密度为42.31 mA/cm^(2),开路电压为718.7 mV,填充因子为81.2%。

激光辐射波长和脉冲寿命对碲化镉熔化阈值的影响

碲化镉的相对分子量为240,密度为5.885 g/cm^(3),熔点为1092℃。碲化镉是一种Ⅱ-Ⅵ族的化合物半导体材料,属于直接带隙型,带隙宽度为1.56 eV。碲化镉是制造X射线、伽马射线和红外线探测器的基本材料。对碲化镉的特别关注主要是由于其大原子数和大的光电吸收截面。在基于CdTe的伽马辐射势垒探测器结构中,其表面的处理方法之一是纳秒激光照射,在某些情况下,纳秒激光照射可以在触点(Ag、In、Au)和势垒形成的技术处理阶段优化所需的表面参数。另一种方法是在脉冲激光照射下在碲化镉表面形成有序的纳米结构。对基于半导体及其结构的脉冲激光器,可根据其不同的脉冲持续时间τ_(p)和辐射波长λ将其分类。例如,红宝石激光器(λ=694 nm)、钕激光器(一次谐波1064 nm和两次谐波532 nm)、准分子KrF激光器(248 nm)和XeF激光器(351 nm)等,其脉冲持续时间分别为7、20、80、120 ns。这些激光器常被应用于表面修饰等领域。因此,往往有必要事先知道或至少估计在脉冲激光辐射下碲化镉表面的熔化温度和阈值,这取决于激光脉冲持续时间τ_(p)、辐射波长(光吸收系数α(λ))以及碲化镉表面本身的电物理参数,特别是表面重组率S和非平衡电荷载流子的寿命。这些参数取决于表面处理的方法和掺杂物的浓度。在上述情况下,实验研究是非常耗费人力和时间的,因此基于τ_(p)、α(λ)和碲化镉表面本身的电物理参数对融化阈值th和表面温度进行理论计算变得非常重要。本工作采用激光照射碲化镉,辐射波长为300~800 nm,脉冲持续时间为7~120 ns。为了以非破坏性的和有效的方法来管理接近表面层状态的CdTe,在T=80 K下进行了光致发光实验。为了监测熔化阈值,研究了由Acrorad公司制造和抛光的尺寸为5 mm×5 mm×0.5 mm的Cl补偿p-CdTe(111)单晶的光致发光光谱。经过研究发现,在激光脉冲寿命从7ns到1μs的范围内,CdTe熔化阈值明显取决于光吸收系数α(λ)。因为在脉冲寿命长于1μs的情况下,热扩散深度明显大于CdTe中的激光辐射穿透深度,并开始依赖于反射系数R(λ)。对于较短的激光脉冲长度τ_(p),当辐射波长λ变化时,熔化阈值会发生显著变化。同时,非平衡过剩载流子参数的变化(如表面重组速度S从10^(3)m/s增加到10^(5)m/s,还有扩散深度LD从0.4μm增加到2μm)会对CdTe熔化阈值产生至少25%的影响。而且红宝石激光的脉冲持续时间在(20±5)ns区间内的变化导致相对熔化阈值的变化(ΔIth/Ith)为35%。CdTe熔化阈值的计算值可以有效地被用于优化脉冲激光对晶体的表面处理与掺杂。

飞秒激光过饱和掺杂硅材料的研究及发展

飞秒激光利用其超快的作用时间、超强的峰值功率的特性,可以与半导体材料表面发生瞬态光化学反应,从而对材料进行有效的掺杂,且可以实现超过材料固溶度极限的过饱和掺杂,同时能在材料表面形成准周期的微纳结构。导致半导体表面性质发生改变,产生超宽光谱高吸收的特性,从而突破传统物理限制,并由此产生了一系列全新的应用。本文总结了飞秒激光与硅相互作用的基本理论和几种物理模型,介绍了其在相关领域的应用,并对飞秒激光过饱和掺杂及改性硅的发展前景作出展望。

染料掺杂手性向列相液晶激光器的制备和研究

设计制作了PM597染料掺杂手性向列相液晶器件,研究了其激光辐射行为。混合激光染料PM597、手性剂S-811、向列相液晶TEB30A,制成平面态织构的手性向列相液晶激光器件。采用固体Nd∶YAG倍频532nm波长激光作为抽运光,在光子禁带短波和长波边沿同时获得波长分别为571.1、615.5nm的激光输出。对于器件产生激光辐射的机理,采用光子态密度理论进行了分析,根据实际样品各成分的配比,模拟出态密度随波长的变化曲线。在器件中,光子禁带边沿处光子态密度最大,此处器件阈值较低,容易产生激光辐射。

二极管泵浦双掺杂YAG微片自调Q激光器

利用激光二极管泵浦双掺杂YAG微片晶体,在连续泵浦时获得了重复频率为2.78kHz,脉冲宽度为6ns的自调Q激光输出。并通过预泵浦加脉冲调制电流的方法,实现可控重复率的自调Q脉冲输出。与外腔式自调Q微片激光器相比,这种一体化微片激光器具有更高的转换效率、更窄的输出脉冲宽度和更高的重复频率,同时结构更为简单紧凑,易于调整。