太阳能光伏技术中的高效晶硅电池金属化技术

高效晶体硅光伏电池必须采用高水平的金属化技术，以得到最低的接触区的复合以提升开路电压。它同时必须达到最低的金属－半导体欧姆接触电阻。提高接触区的表面掺杂浓度，如前节所述的SE技术，就可以达到这些目的，因此在接触区的浓扩散也被高效晶硅电池广泛地采用。适当地选用接触金属，金属的功函数的考虑以及金属化的加工方法，使得高效电池的金属化产生出众多种方法。

6．4．3．1 Lift off金属化方法

出于性能和成本的多方面考虑，高效晶体硅电池的金属化有许多种方法。首先是性能最好，成本最高的Lift off正面金属化方法。它采用光刻方法形成图形，再真空蒸发Ti／Pd／Ag，然后在丙酮中超声去掉光刻胶上面的金属。这种方法可以形成窄到2μm的Ti／Pd／Ag线条，最后再电镀Ag或Cu完成栅线。电池的背面可以蒸发纯铝形成电极。最高效率的PERL电池就采用了各种方法，它无疑是具有最小接触电阻，最小对硅表面损伤，及最细栅线等这种电性能上的优点。如果Al被用于正面的p型发射区的接触，也可用同样的Lift off方法形成Al／Ti／Pd／Ag再电镀Ag 或Cu完成栅线。但由于光刻工艺的成本非常高，因而不太可能直接用于高效电池的生产，所以这种方法目前只是流行于几家大学和实验室中，如澳洲的UNSW［23，37］，德国的Fraunhofer ISE和ISFH［35，38，39］，以及比利时的IMEC实验室等。这些实验室的电池效率很高，一般都在23%以上，但由于成本太高，用Lift off方法直接投入生产的可能性极小。

6．4．3．2 直接在硅片上电镀Ni／Cu（Ag）的方法

这种方法可用激光，印刷或喷墨方法在钝化介质上打开接触栅线窗口，再在窗口内化学镀Ni，然后在Ni层上电镀或化学镀Cu或Ag。这种方法的接触电阻较小，对硅片表面的损伤也小，但它在制造过程的质量控制非常困难，常常会有可靠性问题。这种方法以UNSW的LGBC（Laser grooved buried contact）电池［40］和尚德公司的PLUTO电池为代表。另外，德国RENA［41］和Schmid公司也都开发了镀银的生产设备，但后来没能大量投入电池生产。(www.xing528.com)

6．4．3．3 丝网印刷或喷墨印刷金属化方法

这主要以丝网印刷为主，还有喷墨印刷来制造电池的金属化。但这种方法在烧结时金属与硅片共熔，这对硅片表面损伤较大，电池的性能一般只能达到20%～21%。采用这种方法的以各家公司为主，也有很多实验室，如荷兰的ECN研究中心和新加坡的SERIS实验室，而且电池设计多为PERC型电池，PERC电池的设计在下文中介绍。

但印刷金属的最难的地方其实是在电池背面的金属化。这也是要以激光或印刷方法在背面钝化介质层上打开接触孔，然后印刷铝浆，烧结形成背面点接触，在这个过程中还要防止破坏背面钝化层。虽然各大浆料公司都已在大力开发这种铝浆，但实际应用时还是很难达到最佳效果，这也是印刷金属化方法的电池效率不很高的另一个原因。但由于这种方法的成本最低，绝大部分以生产为目标的高效电池研发还是采用了这种方法［42，43，44，45］。