摘要：主要研究了不同方阻對高電阻率太陽能電池片電性能的影響，高電阻率電池片其短路電流（Isc）、開路電壓（Uoc）會隨著擴散方阻的增大呈線性增長，填充因子（FF） 會隨著擴散方阻的增大呈線性減少，而光電轉換效率（Eta）會隨著擴散方阻的增大先平緩增長至峰值后迅速下降。

  0引言

太陽能電池是一個巨大的半導體二極管，以半導體材料為基礎進行能量轉換。目前，光伏行業中硅太陽能電池還是占主導位置。

太陽能電池普遍使用硅晶體做基體，通常是將圓柱形的單晶硅棒切割成片，所以硅片的質量在很大程度上決定了太陽能電池的性能。

人們從石英砂中用碳還原的方法制得工業硅，但此時的工業硅純度不是很高，其中還含有鐵、鋁、鈣、鎂等很多金屬雜質；然后，再提純去除這些金屬雜質，還原沉積出來高純的多晶硅；而多晶硅的純度并沒有達到太陽能電池所要求的硅片的純度，所以還需進一步提純制得單晶硅。

目前大多使用直拉法制造的單晶硅，在石英坩堝中將多晶硅加熱熔化，加入摻雜劑，用一小塊籽晶從熔融硅拉出圓柱形的單晶硅。由于摻雜的濃度不同，單晶硅的電阻率也會不同。硅片的電阻率的范圍相當寬泛，可針對于太陽能電池來說，電阻率較低的硅片能得到較高的開路電壓和光電轉換效率，高電阻率硅片制成的太陽能電池的開路電壓較低，進而導致填充因子下降，所以轉換效率很低[1、2]。

近幾年，我國的硅片生產技術已經有了相當大的進步，但是還是不能精確地控制硅片的電阻率值，只能將硅片的電阻率控制在一定范圍內，所以對于部分高電阻率的硅片，需要人們更加了解它們的性能進而提高其光電轉換效率[3-5]。

  1 實驗

本文選取電阻率在3.5-4.5Ω·cm范圍內的高電阻率的單晶硅片210片，規格為156mm×156mm，厚度為200μm。首先在210片硅片表面利用堿腐蝕制備絨面結構，即在硅表面利用硅的各向異性腐蝕制得千千萬萬個小金字塔，形成陷光，增加光的吸收，提高電池的短路電流和轉換效率。清洗后進行制p-n結，也就是在硅片表面摻雜與硅片基體雜質導電類型不同的雜質層。目前，硅太陽能電池常用的方法在高溫下在P型硅中摻雜Ⅴ族雜質或在n型硅中摻雜Ⅲ族

雜質，由于高溫作用雜質元素通過熱擴散運動進入基體，而雜質的濃度和p-n結的深度因雜質的元素種類、初始濃度和擴散溫度而異。這種擴散的分布方式對電池的電性能影響很大，因工藝不同，擴散分布方式也不同。而在擴散環節，將210片硅片分成7組，這7組分別進行擴散，最后這7組制得的方阻分別為70Ω、75Ω、80Ω、85Ω、90Ω、100Ω、105Ω。然后分別除去背結，再通過化學氣相沉積法制減反射膜。最后用絲網印刷的方法印刷電極并燒結成片。取這7組不同方阻的電池片進行電性能檢測，并分別收集電性能數據。

  2 液態源擴散原理

現在，在太陽能電池中普遍使用的擴散工藝是三氯氧磷液態源擴散，液態磷源擴散有空位擴散、替位填隙兩種機制。三氯氧磷是無色透明的液體，具有強烈刺激性氣味，有毒性，熔點是2℃，沸點是107℃，在潮濕空氣中會發煙，極容易揮發，容易水解。所以，對于三氯氧磷的使用要特別注意源瓶的密封性[56]。

三氯氧磷在高溫下分解成五氯化磷和五氧化二磷，生成的五氧化二磷又進一步與硅反應生成二氧化硅和磷，三氯氧磷熱分解時，如果沒有外來的氧氣參與，其分解時不充分的，生成的五氯化磷不易分解，并且對硅有腐蝕作用，破壞硅片表面，但外加氧氣 的話，五氯化磷會進一步分解生成五氧化二磷和氯氣，生成的五氧化二磷又進一步與硅反應生成二氧化硅和磷，所以在磷擴散時，為了促進三氯氧磷充分分解而避免五氯化磷對硅片表面的腐蝕，必須在通氮氣的同時通氧氣，有充足的氧氣時，三氯氧磷熱分解生成五氧化二磷和氯氣，三氯氧磷分解產生的五氧化二磷沉積在硅片表面，五氧化二磷與硅反應成二氧化硅和磷，并在硅片表面形成一層磷硅玻璃，然后磷在向硅中擴散[7、8]。

三氯氧磷液態源的擴散裝置如圖1所示。