HJT透明導(dǎo)電薄膜TCO技術(shù)

01-1 HJT技術(shù)結(jié)構(gòu)

異質(zhì)結(jié) HJT ( Hereto- junctionwith Intrinsic Thin-layer )電池(同時也簡稱 HIT,SH1J,SJT等)，以N型單晶硅(C-Si)為襯底光吸收區(qū),經(jīng)過制絨清洗后，其正面依次沉積厚度為5-10nm的本征非晶硅薄膜(i-a-Si:H和摻雜的P型非晶硅(P-a-Si:H)，和硅襯底形成 p-n 異質(zhì)結(jié)。

硅片的背面又通過沉積厚度為5-10nm的i-a-Si: H和摻雜的N型非晶硅(n-a-Si: H )形成背表面場，雙面沉積的透明導(dǎo)電氧化物薄膜(TCO)不僅可以減少收集電流時的串聯(lián)電阻，還能起到像晶硅電池上氮化硅層那樣的減反作用。

最后通過絲網(wǎng)印刷在兩側(cè)的頂層形成金屬基電極，這就是異質(zhì)結(jié)電池的典型結(jié)構(gòu)。

HJT電池工藝技術(shù)主要分為以下幾道工序，在硅片經(jīng)過制絨清洗后，在硅片表面沉積非晶硅薄膜后，下一個步驟是在硅片的正反兩面沉積透明導(dǎo)電氧化物薄膜。

01-2 HJT優(yōu)勢

HJT 電池與傳統(tǒng)電池相比具有工藝相對簡單、無 PID 現(xiàn)象、低溫 制造工藝、高效率（P 型單晶硅電池高 1-2%）、高穩(wěn)定性、可向薄型化發(fā)展等優(yōu)點，成為未來高效電池的發(fā)展方向，國內(nèi)企業(yè)持續(xù)發(fā)力 HJT 電池，使得 HJT 電池加速產(chǎn)業(yè)化。

① 結(jié)構(gòu)對稱、工藝簡單、設(shè)備較少。HJT 電池是在單晶硅片的兩面分 別沉積本征層、摻雜層和 TCO 以及雙面印刷電極。其結(jié)構(gòu)對稱、工 藝相對簡單。

② 低溫制造工藝。HJT電池采用硅基薄膜工藝形成 p-n 結(jié)發(fā)射區(qū)，制程中的最高溫度就是非晶硅薄膜的形成溫度(200℃)，避免了傳統(tǒng)晶體硅電池形成p-n結(jié)的高溫(950℃)?？梢越档湍芎?、減少對硅片的熱損 傷。

③ 獲得較高的轉(zhuǎn)換效率。HJT 電池中的本征薄膜能有效鈍化晶體硅和 摻雜非晶硅的界面缺陷，形成較高的開路電壓。

④ 由于電池上表面為TCO導(dǎo)電玻璃，電荷不會在電池表面的TCO上產(chǎn)生極化現(xiàn)象，PID 現(xiàn)象（電勢誘導(dǎo)衰減）。

HJT 電池由于其較高的轉(zhuǎn)換效率，工序少以及已經(jīng)有量產(chǎn)實績， 成為下一代高效電池的主要發(fā)展方向。但是其目前的阻礙主要在于工藝要求嚴格、需要低溫組件封裝工藝、設(shè)備投資高、透明導(dǎo)電薄膜成本高。

TCO膜層在HJT電池中起著透光和導(dǎo)電作用，必須具有光學(xué)和電學(xué)性能，即同時滿足高透過率、高遷移率及低方阻的要求，并盡可能在鍍膜過程中減少對非晶硅膜層的損傷。要獲得低電阻率，可以通過增加載流子濃度和提高載流子遷移率實現(xiàn)。

該工藝步驟主要是在電池正背面非晶硅薄膜上沉積一層透明導(dǎo)電膜層，通過該層薄膜實現(xiàn)導(dǎo)電、減反射、保護非晶硅薄膜的作用。

在沉積完成非晶硅膜硅片的正反面沉積上透明導(dǎo)電膜，減少對光的反射，并將硅片體內(nèi)的電流導(dǎo)出。

① 上道工序流入的硅片放入沉積設(shè)備配套的自動化設(shè)備內(nèi)，通過自動化設(shè)備將硅片放入載板內(nèi)，載板裝滿硅片后，送入設(shè)備內(nèi)部，進行工藝完成工藝后，通過回傳系統(tǒng)，進入自動化，下料插入花籃，通過中轉(zhuǎn)傳輸機構(gòu)，翻面，到另一臺沉積設(shè)備的自動化內(nèi)，重新放片、鍍膜、卸片后插入干花籃內(nèi)，流入下一道工序；

② 自動化由德國JR提供，精準取放片，保證工藝的穩(wěn)定性；

③ 沉積設(shè)備由國內(nèi)捷佳偉創(chuàng)提供，目前全國最大產(chǎn)能的RPD設(shè)備，也是第一臺國產(chǎn)化設(shè)備；

④ 在轉(zhuǎn)換效率方面，能夠提升轉(zhuǎn)換效率0.2%。

3.?相關(guān)說明

4. 制備方法

TCO薄膜的制備方法較多，包括各種物理氣相沉積（PVD），化學(xué)氣相沉積（CVD），噴射熱分解法以及溶膠-凝膠法（Sol-Gel），目前行業(yè)內(nèi)常用的TCO鍍膜方法為磁控濺射（PVD）和反應(yīng)等離子體沉積（RPD）

PVD濺射鍍膜膜厚均勻易控制，鍍膜工藝穩(wěn)定可控，工藝重復(fù)性較好，靶材壽命較長，適合連續(xù)生產(chǎn)但離子轟擊對薄膜的性能損傷較大，且要獲得高性能薄膜，必須制備出高質(zhì)量靶材。

RPD具有低離子損傷、低沉積溫度、可大面積沉積和高生長速率等優(yōu)勢，但RPD為蒸發(fā)薄膜，總體來說膜厚均勻性差于PCD濺射鍍膜。

05-1 蘇州邁為公司PVD鍍膜設(shè)備

①?設(shè)備結(jié)構(gòu)

Maxwell P6 一套臥式在線磁控濺射連續(xù)鍍膜設(shè)備，可同時進行雙面鍍膜。

② 設(shè)備參數(shù)

③?設(shè)備優(yōu)勢

④ 設(shè)備工藝流程

05-2 鈞石能源PVD鍍膜設(shè)備

①?設(shè)備介紹

鈞石能源 PVD 采用水平連續(xù)雙面可控溫真空濺射鍍膜方式，實現(xiàn)正反面一次鍍膜無需翻面。水平傳動快、患定性高，極大的提高了設(shè)備產(chǎn)能和連續(xù)批量生產(chǎn)重復(fù)性。

PVD 又稱為物理氣相沉積設(shè)備，在制作異質(zhì)結(jié)電池時，用來沉積氧化錮錫（ ITO ）即透明導(dǎo)電層等。

設(shè)備具備上料外觀檢測（破片、裂片、崩邊）、下料自動 PL 檢測及自動離線方阻抽檢等功能；單側(cè)上下料，方便與 AGV 對接，實現(xiàn)全自動化流水作業(yè)，靶材更換簡便、易于保養(yǎng)，節(jié)省人力成本和管理成本。

② PVD 設(shè)備優(yōu)勢

a. 上下電極在同一系統(tǒng)中同時沉積；

b．雙旋轉(zhuǎn)靶設(shè)計，靶材利用率超過80%；

c．硅片全自動上下料；

d.uptime超過92%；

e．擴展性好，可兼容166mm、18xmm、210mm等尺寸硅片；

f．設(shè)備成熟穩(wěn)定，故障率低；利用率高，易保養(yǎng)7．運營成本低，保養(yǎng)費用低；

③ PVD設(shè)備主要模塊

鈞石能源PVD設(shè)備具有產(chǎn)能高、運行穩(wěn)定、連續(xù)批量化生產(chǎn)重復(fù)性好等優(yōu)勢，設(shè)備主要包含模塊如下：

④ PVD設(shè)備結(jié)構(gòu)

特點智能化低成本：

a. 創(chuàng)新型靶機系統(tǒng)，使用者依工藝需求可隨意切換完成正面鍍、背面鍍或雙面同時鍍，同一系統(tǒng)中完成硅片正／反面的鍍膜，一機多用途，避免了傳統(tǒng)型靶機只可單面鍍膜的缺陷；

b. 采用了雙旋轉(zhuǎn)靶設(shè)計，獨特的下打上的靶座設(shè)計，使維護和更換靶材都是從設(shè)備上方進行，維護和保養(yǎng)更方便；

c. 在 PVD 設(shè)備制程腔増設(shè)冷阱系統(tǒng)，優(yōu)化腔體遮罩、靶座的設(shè)計，可預(yù)防陰極短路，減少破碎片等導(dǎo)致的短路情況，減少開腔保養(yǎng)次數(shù)，縮短了復(fù)機時間，改善制程穩(wěn)定性，極大地提高了設(shè)備稼動率；

d. 控制系統(tǒng)使用更多智能化元件及數(shù)據(jù)采集功能，預(yù)留 MES 系統(tǒng)接口，可接入車間工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，提供 MES 系統(tǒng)所需的設(shè)備控制信息、生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集，可實現(xiàn)單片數(shù)據(jù)追溯。

⑤ PVD設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)

05-3 中電科電子裝備 PVD鍍膜設(shè)備

a. 用于高效晶體硅太陽能電池制造工藝中HJT電池片的正面和背面ITO膜的沉積；

b. 模塊化設(shè)計，便于安裝以及產(chǎn)能升級；

c. 滿足不同溫度沉積ITO薄膜，工藝擴展性強；

d. 采用磁控旋轉(zhuǎn)陰極靶快速鍍膜技術(shù)，靶材利用率高；

e. 分區(qū)加熱和控溫，具有出色的控溫系統(tǒng)和控溫性能；

05-4 梅耶博格HJT設(shè)備

05-5?捷佳創(chuàng)RPD鍍膜設(shè)備

① 設(shè)備介紹

a. HJT反應(yīng)式等離子體鍍膜設(shè)備?HJT Reactive Plasma Deposition (RPD)

b. 設(shè)備型號：PAR5500A

c. 設(shè)備優(yōu)勢

高解離率離子、低轟擊能量鍍膜，不損傷襯底表面，保持良好的接口特性，薄膜的載子遷移率超高，經(jīng)長期量產(chǎn)驗證的精密鍍膜技術(shù)。

d. 設(shè)備用途

制備(TCO)?透明導(dǎo)電薄膜。

② 設(shè)備工藝

④ 設(shè)備參數(shù)

資料來源：光伏技術(shù)

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