晶矽（c-Si）太陽能電池在與(yu) 各種太陽能電池技術競爭(zheng) 中一直處於(yu) 領先地位。其原因包括穩定的矽供應、發達的製造工藝以及可以實現的越來越高的轉換效率。在本文中，我們(men) 報告了一種較簡單的基於(yu) 激光器的射極鈍化背電池或接觸（PERC）技術的製造工藝，該技術已被證明具有比傳(chuan) 統電池高一個(ge) 百分點或更高的絕對電池效率。

 在傳(chuan) 統的太陽能電池中，存在一個(ge) 鋁金屬化層，實現覆蓋整個(ge) 電池背部區域的接觸。PERC技術涉及在電池後側(ce) 形成一個(ge) 帶開口的介電鈍化層，以允許與(yu) 金屬化層的電接觸。由於(yu) 下列原因，PERC電池比傳(chuan) 統電池的效率更高。

1. 鈍化層顯著減少了電池背麵的電子複合，否則電子將受到鋁金屬化層的強烈吸引。因此，更多電子到達前表麵發射器，且電流密度增加。

2. 鈍化層增強了電池捕獲光的能力，特別是較長波長的光，它會(hui) 在電池內(nei) 將到達後部的任何光反射回去，形成第二條通道，而不會(hui) 被吸收並產(chan) 生電子。這樣，電池的吸收長度有效地加倍，電流密度進一步提高。

3. 鈍化層通過將沒有被矽吸收的紅外光（> 1,180納米）反射出電池，減少背麵金屬化層的熱量，否則這些光將被鋁吸收。在較低溫度下運行時，電池效率更高。

圖1顯示了製造PERC太陽能電池的關(guan) 鍵步驟。首先，電池背麵塗覆特殊的介電層，通常為(wei) SiO2、Al2O3、SiNx或其組合。塗覆的介電塗層是連續的，因此需要在用於(yu) 歐姆接觸的後續工藝步驟中形成開口。最佳方式是使用激光器燒蝕介電膜，並以預期圖案（通常為(wei) 窄線條）露出下麵的矽。然後在介電層上塗覆鋁金屬化層。將鋁漿絲(si) 網印刷到該表麵上，隨後的熱退火工藝使鋁與(yu) 激光暴露的矽合金化，以形成良好的歐姆接觸。

雖然PERC劃線的幾何形狀有所不同，但一塊6英寸電池通常會(hui) 有75至300條激光劃線，長度約為(wei) 155毫米，寬度為(wei) 30-80微米，均勻間隔0.5-2毫米。對於(yu) 1毫米線間隔的情況，單個(ge) 矽片上PERC劃線的總長約為(wei) 25米。工業(ye) 要求的目標加工速率可高達3,600 WPH（每小時矽片數），相當於(yu) 所要求的劃線速度25米/秒。快速2軸振鏡掃描儀(yi) 以及旋轉多邊形掃描儀(yi) 可以達到這樣的速度。

工業(ye) PERC加工還需要能夠跟上如此高掃描速度的激光器。為(wei) 此，我們(men) 測試了采用TimeShift™可編程脈衝(chong) 技術的Spectra-Physics的Quasar® 532-75高功率混合光纖激光器。該激光器具有高功率和高脈衝(chong) 重複頻率（PRF）以及短於(yu) 5納秒的脈衝(chong) 寬度。對於(yu) 薄膜移除，與(yu) 較長的脈衝(chong) 寬度相比，較短脈衝(chong) 持續時間具有更高的能量效率。Quasar可在最高工作頻率下產(chan) 生最短脈衝(chong) 持續時間，非常適合PERC加工。短脈衝(chong) 加工的其他好處包括縮短加熱以及降低對下麵矽晶格造成熱損傷(shang) 的風險。

當用脈衝(chong) 激光源對材料劃線時，一個(ge) 重要的工藝參數是點重疊率Op。該參數通常以百分比表示，指後續脈衝(chong) 像先前脈衝(chong) 那樣照射相同材料的相對量。對於(yu) 燒蝕直徑Dabl、掃描速度Vs和激光脈衝(chong) 重複頻率PRF，重疊率Op計算為(wei) ：

為(wei) 了在介質開口處形成足夠均勻的邊緣，通常選擇約25％的重疊值。利用這個(ge) 值以及已知的Vs（25米/秒）和Dabl（名義(yi) 值為(wei) 45微米），上述方程式可以重新排列，以計算PERC加工的最低PRF要求，其結果為(wei) 約850 kHz。

在如此高的PRF下，很少激光器能夠產(chan) 生高能量脈衝(chong) ，但Quasar肯定是其中之一。Quasar在高脈衝(chong) 頻率下提供的高能量如圖2所示。圖3顯示了Quasar在重疊條件略高情況下生成的PERC劃線，劃線速度25米/秒，PRF 1 MHz。

圖3顯示薄膜移除幹淨，沒有對矽造成明顯損傷(shang) ，如劃線區域保持的精細紋理所示。

在隨後的測試中，我們(men) 發現Quasar激光器在最大1.7 MHz PRF下可提供足夠的脈衝(chong) 能量，這大約是最低要求（850 kHz）的2倍。因此，單個(ge) Quasar激光束可在約50米/秒的劃線速度下達到每個(ge) 矽片通量0.5秒。

通過分束還可以進一步提高通量。當Quasar以850 kHz PRF操作時，相當於(yu) 每秒1個(ge) 矽片（WPS）的通量，實際可用能量約為(wei) 需求量的3倍。因此，3光束分割可以有效地將通量增加到3 WPS。無論最終係統配置如何，Quasar激光器平台及其獨特的TimeShift脈衝(chong) 裁剪技術都能提供滿足工業(ye) PERC太陽能電池製造需求的功率、速度和靈活性。

產(chan) 品: QUASAR 355-60, QUASAR 355-45, QUASAR 532-75