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2P2O5 + 5Si = 4P + 5SiO2
工业生产太阳电池的扩散方块电阻在30～50Ω／口之间，均匀度越高，说明扩散的效果越好。表面磷掺杂浓度约在1×1020个／cm3，结深0.4～0.6μm。参杂浓度是一个折中的结果，这是因为扩散浓度高，方块电阻低同时可减小电极与硅片的接触电阻，但是这样又会产生扩散死层，为提高太阳电池的短波相应，磷原子浓度又不需要太高，在之后的烧结工艺中银浆大约穿透0.3μm的结深。现在工业太阳能发展趋势为：浅结、密栅，高方阻。 §2.3.3 刻蚀与镀膜工艺
刻蚀的目的便是去除因扩散而形成的边缘p-n结。完成扩散后，硅片周边将不可避免地形成p-n结，周边p-n结的存在将导致电池产生很大的旁路漏电。相当于在电池正负极间连有导线。因此在进行后续工艺前，必须对硅片周边p-n结进行去除。当前工业生产中，周边p-n结的去除主要通过等离子刻蚀工艺完成。其原理为采用高频辉光放电反应使反应气体激活成活性粒子（CF4→ CF3， CF2， CF， C，以及它们的离子），这些活性粒子与需要被刻蚀区域 的Si/SiO2发生反应，形成挥发性生成物而被去除[17]，如下图2-10。当然过蚀和刻蚀不净都会降低电池的效率，过蚀会使p-n结的有效面积减少，相应的接受光照的面积便会减少；刻蚀不净会使漏电增加，并联电阻很小，同时电池使用时会使电池的温度变得很高，如下图2-11。
在刻蚀和镀膜之间还需要进行一次清洗，原因有两方面：1.在扩散后硅片表面会形成磷硅玻璃（PSG），它的存在会影响硅片与电极间的电学接触同时也是一层高复合区。2.后面的镀膜工艺需要一个清洁的表面。磷硅玻璃的去除工艺为，将刻蚀后的硅片放入3%～8%浓度的HF溶液中浸泡3～5分钟。反应式为：HF + SiO2 → H2SiF6 + H2O
图2-10刻蚀原理图 图2-11 过蚀图（a） 刻蚀不净（b）
镀减反膜（PECVD）目的为在硅片前表面均匀的镀上一层高效的减反射
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膜，并对sc-Si进行体钝化[18]。根据光学原理，为获得最优的减反射，沉积的减反射膜需满足如下公式：n×d=λ/4，采用PECVD进行SiNx：H膜制备，n即为沉积的SiNx：H膜的折射率，d为沉积的SiNx：H薄膜的厚度，λ一般为0.55～0.6μm。当制备的钝化膜折射率为2.0左右时，需沉积的SiN：H薄膜厚度相应要求为70～75nm。完成SiNx：H减反射钝化膜的制备，硅太阳电池的表面反射率可从制绒后的14%左右，进一步降低至3%以下。
镀膜设备分管式和板式两种，管式膜面致密，电池片效率比板式高出0.3%，但与板式相比膜面均匀度差，生产周期长等缺点，商业化生产大多采用板式镀膜。 §2.3.4 印刷烧结工艺
这一道工序属于电池片生产的最后一道工序。 此工序注重与前面工序的协调性。目的：在电池上下表面各印上电极图形，经烧结与硅片形成欧姆接触。丝网印刷原理示意图如下2-12，丝网印刷由五大要素构成，即丝印网版、刮刀、浆料、工作台以及基片。
图2-12 印刷原理示意图
丝网印刷基本原理是：利用丝网图形部分网孔透浆料，非图文部分网孔不透浆料的基本原理进行印刷。印刷时在丝网一端倒入浆料，用刮刀在丝网的浆料部位施加一定压力，同时朝丝网另一端移动。油墨在移动中被刮板从图形部分的网孔中挤压到基片上。由于浆料的粘性作用而使印迹固着在一定范围之内，印刷过程中刮板始终与丝网印版和承印物呈线接触，接触线随刮刀移动而移动，由于丝网与承印物之间保持一定的间隙，使得印刷时的丝网通过自身的张力而产生对刮板的反作用力。由于回弹力的作用，使丝网与基片只呈移动式线接触，而丝网其它部分与承印物为脱离状态，保证了印刷尺寸精度和避免蹭脏承印物。当刷头刮过整个印刷区域后抬起，同时丝网也脱
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离基片，工作台返回到上料位置，至此为一个印刷行程[19]。
1、印刷网版：通常由尼龙、聚酯、丝绸或金属网制作而成。网版的主要参数为：张力，目数，丝经。现在丝网通常是尼龙制造，张力大约在31±1.5N，太大会使弹性应变变小使网版易崩裂，太小又会降低印刷精度。选择丝网丝径及目数时，要求网格的孔长为浆料粉体粒径的（2.5～5）倍；目数越低丝网越稀疏，网孔越大，浆料通过性就越好；网孔越小，浆料通过性越差。
图 2-13 网版外观和丝网微观图
2、刮刀：刮刀材料一般为聚胺脂橡胶或氟化橡胶，硬度范围为邵氏A60°～A90°，刮板条的硬度越低，印刷图形的厚度越大。刮刀材料必须耐磨，刃口有很好的直线性，保持与丝网的全接触；刮刀一般选用菱形刮刀，它具有四个刃口，可逐个使用，利用率高。如下：
图2-14 刮刀示意图和实物图
同时刮刀的速度对印刷图形也有很大的影响。印刷速度的设定与印刷图形和印刷用浆料的粘度决定。印刷图形精密的或粘度较大的速度应当高些，一般正银印刷可用200～230mm/s，被铝印刷可用230～280mm/s。刮刀角度的设定也与浆料有关；浆料粘度值越高，流动性越差，需要刮刀对浆料的向下的压力越大，刮刀角度小；刮刀角度调节范围为45°～75°。在印刷过程中起关键作用的是刮刀刃口2～3mm的区域，随着印刷时间，刮刀的刃会变的
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不锋利，也会降低印刷精度，这时需要更换刮条。
3、浆料：浆料主要包含功能组分（导电材料、玻璃料(Glass frit)）、有机粘合剂、有机溶剂。其中导电材料主要是大小为0.1至十几微米的银颗粒，占浆料总重的60%-80%左右；玻璃料主要是氧化物(PbO、B203、Si02、Bi03、ZnO)粉末，占总重的5～10%左右，在导体浆料中，功能组份一般为贵金属或贵金属的混合物[20]。载体是聚合物在有机溶剂中的溶液。组份决定了成膜后的电性能和机械性能。载体决定了厚膜的工艺特性，是印刷膜和干燥膜的临时粘结剂。功能组份和粘结组份一般为粉末状，在载体中进行充分搅拌和分散后形成膏状的厚膜浆料。烧结后的厚膜导体是由金属与粘结组份组成的。浆料的一些特性有：粘度、可塑性、流动性、粘弹性、干燥性、触变性。一般粘度过大会增加印刷的难度，相反过小又会降低浆料的可塑性，流动性小的易出现堵网现象。粘弹性越高越好，触变性要适当，干燥性要求浆料在网版上的干燥越慢越好，在印刷道硅片上后干燥的越快越好。
4：工作台和基片，要求有较好的平正度。同时印刷对周围环境要求较高，如清洁度，温度，湿度等。
烧结原理：固体颗粒具有很大的比表面积，具有极不规则的复杂表面状态以及在颗粒的制造、细化处理等加工过程中，受到的机械、化学、热作用所造成的严重结晶缺陷等，系统具有很高自由能.烧结时，颗粒由接触到结合，自由表面的收缩、空隙的排除、晶体缺陷的消除等都会使系统的自由能降低，系统转变为热力学中更稳定的状态。这是厚膜粉末系统在高温下能烧结成密实结构的原因。标准烧结工艺需要经过低温、中温、高温、冷却四个阶段[21]。烧结炉低温温度一般在400℃以内，中温温度为300～700℃，高温温度为700～900℃。典型的烧结曲线如下图2-15所示。
在低温阶段，浆料中的有机溶剂和有机粘合剂被蒸发或被燃烧。在中温阶段。银玻璃料开始熔化，Ag颗粒开始聚合。在高温阶段，Ag、Si及玻璃料成分发生反应，形成Ag—Si接触；冷却时，Ag粒子在硅片表面结品生长。高温驱动表面H离予向硅片内部扩散。实际在硅片上发生的反应温度远低于烧结炉设定温度，有学者研究Ag与Si的宴际晟佳反应温度为605℃。远低于Ag—si共品点温835℃，这可能是由于反麻体系中含有多相成分(Ag、Si、Pb、Bi等)而使合金熔点降低。实际的烧结炉各温区温度，需要综合考虑N层的扩散浓度、浆料成分、减反射膜厚度等诸多因素来设定，如果峰值温度过低，
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则有部分区域没有结晶产生，造成Rs变大，FF降低；同时烧结的时间影响着结晶颗粒的大小，若带速过慢，Ag颗粒长大，玻璃液相腐蚀硅片加深，容易造成p/n结穿透，Rsh明显降低[12]。
图2-15 典型烧结曲线
铝背场的形成大致过程为：
a）T﹤577℃，在P型硅背面采用丝网印刷形成Al浆层
b）577℃ c）T>660℃，Al浆层中的Al已经全部熔化，形成Al-Si合金溶液。 d）从最高温区冷却至室温，从最高温度冷却到577℃是，熔体中的Si含量下降到共晶状态下的12%，Si在硅片上进行外延生长，溶解在Si、中的Al外延生长形成P+层，形成BSF；当从577℃冷却至室温时，余下的共晶成分的熔体在BSF附近固化，并且在表面形成氧化层[22]。 通常P+层越厚、均匀性越好，BSF作用更明显。一般增加烧结时间可以使合金层厚度从正常的3～4um增加到6～7um，Voc有4～6mV的提高，Rs略有降低，效率提升约0.15%～0.20%。烧结好的银硅，铝硅的SEM图如下： 17