优化硅太阳电池下电极设计的背面点接触

下电极设计即背面点接触（良好的表面钝化）设计。下电极（背电极）通过一些分离很远的小孔贯穿钝化层与衬底接触。为了尽可能降低小孔处载流子复合，孔间距远大于衬底的厚度。然而孔间距增大，又使得横向电阻增加（因为载流子要横向长距离传输才能到达此处），从而导致电池的填充因子降低。

1.降低串联电阻 为了降低串联电阻，在小孔处进行掺杂，即在小孔处电极底部的硅片进行浓硼掺杂。采用液态源BBr₃进行硼掺杂，需要对背接触的p型层域进行硼扩散，得到重掺杂的p⁺层。形成的p-p⁺结对少子起势垒作用。背表面场对电子有反射作用，有效地使表面复合速度降低到100cm/s。图4-8示出背表面场对电子势垒作用。

同时，背表面场也增加了内建电压和开路电压。对硅片载流子寿命影响较小，孔间距定为250_μm，可减小横向电阻，孔面积为10μm×10μm，浓硼定域扩散面积为30μm×30μm。定域扩散提供了良好的背电场，同时减少了背面金属接触面积，使金属与硅界面的高复合速率区域减少，并且由于背面浓掺杂区域的面积减少，也降低了背面的表面复合。

图4-8 背表面场对电子势垒作用

2.进行全掺杂 如进一步将定域掺杂扩大到整个背面进行全掺杂，电极与衬底的接触孔处实行浓硼掺杂，背面的其他区域增加淡硼掺杂，这样，开路电压和填充因子可以得到最优化，即在很高的电阻率的衬底上达到较高的填充因子。实验室效率达24.5%。

3.减小表面复活 将铝电极局限于背表面几个点，而将其他背表面的区域钝化为SiO₂氧化层，通过减小肖特基接触的面积减小表面复活。图4-9示出背面点接触。

4.铝背场(www.xing528.com)

（1）铝背场金属膏。它是银粉与铝粉混合物。因为银粉本身无法与p型硅形成欧姆接触，而铝粉虽可以与p型硅形成欧姆接触，但焊接性能差，两者必须混合在一起才可作为背电极材料。

图4-9 背面点接触

（2）掺杂浓度。铝在硅晶体内掺杂浓度高于硅、磷掺杂浓度，存在浓度差。热平衡时，界面附近p区形成空穴积累层，p⁺区形成耗尽层，于是空间电荷区内就形成了由p指向p⁺区的内建电场。这是一个阻止p区的电子向p⁺区运动的势垒，形成一个高低结。铝背电场的高低结使光电子反射回去重新被收集，其内建电场加速光生载流子，增加了载流子的有效扩散长度，提高了电池的短路电流。p-p⁺结两端的光电压与n⁺-p两端的光电压叠加，使电池的开路电压提高。

（3）吸除杂质。在形成铝背场的同时，由于铝硅原子晶格失配产生的应力，晶体硅中的重金属杂质或空位扩散至界面而被有效吸除。铝背场吸除杂质，可明显提高硅太阳电池的开路电压、填充因子和转换效率。

（4）电极方块电阻 上电极与金属电极接触的区域扩散浓度很高，接触电阻很小，常规晶体硅电池方块电阻为40～60Ω/□；而下电极（铝）的方块电阻可以很大（100～300Ω/□），使开路电压增加，避免了由于发射区俄歇复合造成的电池电流下降。