1 盐城工学院 机械工程学院，江苏 盐城 224051
2 南京航空航天大学 材料科学与技术学院，江苏 南京 221110
3 深圳市大族光伏装备有限公司，广东 深圳 518103
4 江苏润阳悦达光伏科技有限公司，江苏 盐城 224000
为研究多脉冲激光的热累积效应对硼掺杂纳米硅薄膜熔覆过程的影响，采用单温模型，利用三维有限元方法对激光与硅薄膜的相互作用过程中温度场的分布进行了数值模拟，得到了多脉冲激光耦合情况下的温度场变化规律。仿真结果表明：与单脉冲相比，在多脉冲激光作用下，峰值温度增加了3.2%，熔池尺寸扩大了18.75%，同时热影响区范围也明显增加；激光辐照后，熔覆层表面温度下降，但基体温度仍会继续上升，多脉冲热累积效应为纳米硅薄膜中硼元素扩散提供了有利条件。最后，通过单脉冲及多脉冲激光熔覆实验，分析了熔覆硅薄膜后的熔覆层表面状况的差异，并获得了激光熔覆辅助硼元素扩散的一般规律，为硼掺杂纳米硅薄膜的激光辅助扩散技术在半导体器件中的应用提供了条件。
硼掺杂纳米硅薄膜 激光熔覆 多脉冲激光 温度场 硼扩散 B doped Si nano-film laser cladding multi-pulse laser temperature field B diffusion 红外与激光工程
2021, 50(10): 20210023
1 南京航空航天大学机电学院, 江苏 南京 210016
2 盐城工学院机械工程学院, 江苏 盐城 224051
以重掺杂硼的纳米硅浆料为硼源,采用纳秒激光熔覆工艺,在钝化发射极及背接触(PERC)电池背面形成了重掺杂硼的硅熔覆层。通过建立三维瞬态温度场的有限元仿真模型,并利用单因素仿真实验,得到了激光工艺参数对温度场的影响规律,初步确定了各激光工艺参数的合理范围。利用极差分析获得了激光工艺参数与激光熔覆温度场分布的相互作用规律。将激光熔覆工艺兼容到PERC电池的制备实验中,结果表明:仿真模型与实验结果较为吻合,电池的平均光电转化效率提升了0.27%。
激光技术 激光熔覆 钝化发射极及背接触电池 背场 瞬态温度场 有限元法
1 南京航空航天大学机电学院, 江苏 南京 210016
2 盐城工学院机械工程学院， 江苏 盐城 224051
3 中电电气(南京)光伏有限公司， 江苏 南京 211100
采用硼掺杂的硅纳米颗粒和有机载体混合配制的硅浆料作为原料，以标准太阳能电池工艺中的预处理硅片作为基片，在硅片背面丝网印刷硅浆料，烘干后形成硅纳米薄膜，经皮秒激光熔覆形成掺杂的硅熔覆层，同时硼元素扩散进入硅基片。采用激光形貌仪、扫描电子显微镜、二次离子质谱等手段分析了熔覆层的组织结构和硼元素的掺杂情况。结果表明，皮秒激光形成的硅熔覆层组织均匀致密，与基体之间结合紧密，无裂纹、孔洞等缺陷。硅熔覆层中的硼掺杂浓度最高达到3×1019 atom/cm3，在硅基体内扩散深度为0.5～1 μm。在中电电气(南京)光伏有限公司太阳能电池生产线上进行了电池制备实验，平均光电转换效率达到20.3%。
激光技术 硅浆料 硼掺杂 皮秒激光 硅熔覆层 太阳能电池
