方塊電阻是衡量擴(kuò)散質(zhì)量是否符合工藝要求的重要指標(biāo)，擴(kuò)散方塊電阻的均勻性尤其重要，直接關(guān)系到后續(xù)工藝的匹配，并最終對(duì)太陽(yáng)電池轉(zhuǎn)換效率產(chǎn)生影響，用方塊電阻的不均勻度來(lái)反應(yīng)方塊電阻的均勻性，不均勻度的計(jì)算公式為：

    以下是兩組實(shí)驗(yàn)擴(kuò)散方塊電阻數(shù)據(jù)，并計(jì)算了方塊電阻的片內(nèi)均勻性，數(shù)據(jù)見(jiàn)表1和表2。

    從表1和表2兩組數(shù)據(jù)中可以看出，實(shí)驗(yàn)1方塊電阻的片內(nèi)不均勻度大多數(shù)都在4.0%之內(nèi)，均勻性較好，而實(shí)驗(yàn)2方塊電阻的片內(nèi)不均勻度大多數(shù)都在4.0%以上，其中有三個(gè)溫區(qū)在5.0%以上，均勻性較差。通過(guò)縮短擴(kuò)散時(shí)間減少摻雜雜質(zhì)總量提高方塊電阻，對(duì)于工藝氣體流量、溫度場(chǎng)等均沒(méi)有較大的影響，因此可以最大程度地保持片內(nèi)方塊電阻的均勻性。擴(kuò)散溫度的降低影響硅片表面磷硅玻璃層的形成，減弱了磷硅玻璃層對(duì)磷擴(kuò)散的阻礙作用，使方塊電阻的片內(nèi)均勻性偏差。另外，在大規(guī)模生產(chǎn)中，縮短工藝實(shí)驗(yàn)可以提高產(chǎn)量，節(jié)約生產(chǎn)成本。

    用四探針對(duì)激光掃描的2020mm的樣片進(jìn)行方塊電阻的測(cè)量，然后四組實(shí)驗(yàn)在相同的工藝條件下進(jìn)行洗磷刻蝕、PECVD鍍減反膜、絲網(wǎng)印刷電極和燒結(jié)，制成成品電池片，并測(cè)試其電性能參數(shù)，不同激光功率對(duì)重?fù)诫s區(qū)方塊電阻以及最終對(duì)電池串聯(lián)電阻的影響如表3所示：

    從表3中可以看出，當(dāng)激光功率為20W時(shí)，方塊電阻變化較小，僅有5Ω/□的降低，電池的串聯(lián)電阻較高。隨著激光功率的增加，方塊電阻明顯降低，電池串聯(lián)電阻呈現(xiàn)先下降后升高的趨勢(shì)。這主要是由于激光功率較小時(shí)，不足以使硅片表面溶化，磷原子向硅片表面的摻雜較少，不能形成重?fù)诫s區(qū)，導(dǎo)致金屬電極與發(fā)射極之間無(wú)法形成良好的歐姆接觸，使電池的串聯(lián)電阻處于較高的水平。當(dāng)激光功率上升到30W以上時(shí)，隨著激光功率的增加，硅片表面溶化的深度不斷加深，摻雜磷原子在硅片表面所能達(dá)到的深度也隨之增加，因此方塊電阻有明顯的降低，低方塊電阻的重?fù)诫s區(qū)與金屬柵線(xiàn)形成良好的歐姆接觸，接觸電阻降低，電池的串聯(lián)電阻得到明顯的改善。當(dāng)激光功率達(dá)到50W時(shí)，電池的串聯(lián)電阻有升高的趨勢(shì)，這一方面是由于過(guò)高的激光功率會(huì)使磷硅玻璃部分蒸發(fā)而減少摻雜源[5]，導(dǎo)致磷原子的表面濃度降低，另一方面，激光摻雜，磷硅玻璃作為有限源，當(dāng)激光功率較高時(shí)，隨著硅片表面溶化時(shí)間和溶化層厚度的增加高濃度區(qū)域加深，磷硅玻璃中更多的磷原子被驅(qū)趕到硅片表層，導(dǎo)致磷原子表面的濃度降低?？傊^(guò)高的激光功率會(huì)使磷原子的表面濃度降低，不能與金屬電極形成良好的歐姆接觸導(dǎo)致串聯(lián)電阻的升高。

    從表4中可以看出，與常規(guī)電池相比較，激光摻雜選擇性發(fā)射極太陽(yáng)電池的開(kāi)路電壓和短路電流都有明顯的提升。原因是高方塊電阻的輕摻雜發(fā)射極可以有效減少載流子的復(fù)合幾率，提高載流子的收集效率，低表面摻雜濃度還可以使表面態(tài)密度降低，提高表面鈍化效果，最終提高電池的開(kāi)路電壓和短路電流。另外，選擇性發(fā)射極輕、重?fù)诫s區(qū)的摻雜濃度差形成高低結(jié)，進(jìn)一步提高電池的開(kāi)路電壓。

    不同激光功率對(duì)電池轉(zhuǎn)換效率的影響，從上表中可以看出，當(dāng)激光功率為20W時(shí)，激光摻雜對(duì)硅片重?fù)诫s區(qū)方阻影響不大，雖然由于發(fā)射極的輕摻雜使電池的開(kāi)路電壓和短路電流都有明顯的提升，但是串聯(lián)電阻過(guò)大，導(dǎo)致最終效率較低。當(dāng)激光功率在30W～50W之間時(shí)，電池的開(kāi)路電壓、短路電流、串聯(lián)電阻等電性能參數(shù)相比常規(guī)電池都有明顯的改善。激光功率在此區(qū)間內(nèi)，隨著功率的增加，開(kāi)路電壓沒(méi)有明顯變化，短路電流隨著功率的增加呈下降的趨勢(shì)，主要是激光功率過(guò)高時(shí)對(duì)摻雜區(qū)的絨面有損傷，影響對(duì)光的吸收。激光功率大小對(duì)串聯(lián)電阻的影響前文已進(jìn)行分析，不再重復(fù)。綜上所述，當(dāng)激光功率在40W,重?fù)诫s區(qū)方阻降至63Ω/□左右時(shí)，輕、重?fù)诫s區(qū)工藝匹配達(dá)到最優(yōu)，相比傳統(tǒng)電池，效率有0.24%的提升。

    對(duì)工藝優(yōu)化的激光摻雜選擇性發(fā)射極太陽(yáng)電池和常規(guī)太陽(yáng)電池進(jìn)行外量子效率的測(cè)試分析，如圖3所示，從圖中可以看出在300nm～520nm波段范圍內(nèi)，激光摻雜選擇性發(fā)射極太陽(yáng)電池的外量子效率相比常規(guī)太陽(yáng)電池有較明顯的提升，但是在中長(zhǎng)波段基本與常規(guī)電池一致。主要是由于激光摻雜選擇性發(fā)射極太陽(yáng)電池發(fā)射極區(qū)域摻雜濃度低，前表面的載流子復(fù)合幾率降低，對(duì)光生載流子的收集增加，電池的光譜響應(yīng)增強(qiáng)。