隨著全球經濟和社會的持續(xù)發(fā)展，人類對煤炭、石油和天然氣等不可再生資源的利用也愈加謹慎，于是清潔能源的研究越來越受到持續(xù)的關注，光伏行業(yè)此時應運而生。太陽能資源豐富，分布廣泛，人們對太陽能的研究開始于1839年，當時貝克勒爾發(fā)現了光生伏特效應（Photovoltaic effect）。

光生伏特效應是指半導體在受到光照射時產生電動勢的現象，當P型半導體和N型半導體結合時，在兩種半導體的交界面區(qū)域里會形成一個特殊的薄層，界面的P型一側帶負電，N型一側帶正電。這是由于P型半導體多空穴，N型半導體多自由電子，出現了濃度差。N區(qū)的電子會擴散到P區(qū)，P區(qū)的空穴會擴散到N區(qū)。達到平衡后，特殊的薄層之間就形成電勢差，最終形成P-N結。P-N結光生伏特效應可被用于制作太陽能電池，沒有P-N結就不能將光能裝換為電能，因此P-N結是光伏發(fā)電系統(tǒng)中最重要的部分。

晶體太陽能電池中的擴散工藝

擴散是太陽能電池片生產工藝中的核心步驟，主要是通過擴散摻雜磷源形成PN結，PN結是太陽能電池的核心部分，所以擴散工藝步驟是控制太陽能電池品質的關鍵環(huán)節(jié)。

對于傳統(tǒng)的常壓擴散，主要是采用管口或者管尾進氣，通過氮氣流將磷源帶到另一端，但是常壓下氣體分子自由程比較小，無法保證磷元素均勻的摻雜在硅片上。

 

作為當前主流的低壓工藝擴散爐具有特有的優(yōu)勢，由于在擴散爐工作腔內使用真空反應環(huán)境（50-200 mbar），氣體分子自由程變大，避免湍流產生，從而提高材料擴散方阻均勻性，為晶硅太陽電池效率進一步提升奠定了基礎。此外，低壓擴散過程中化學品的利用效率提高，工藝過程中化學品的用量大幅降低，節(jié)省成本。

低壓擴散中用到的化學反應原理：

4POCl3+3O2=2P2O5+6Cl2

2P2O5+5Si=5SiO2+4P
 

接下來給你們看兩個低壓擴散原理圖：

圖1 低壓擴散工藝示意圖
通過真空泵作用，使反應腔體處于真空狀態(tài)，再通入工藝氣體，擴散過程腔體維持恒定的真空狀態(tài)，可以保證腔體內磷離子濃度不變。

 圖2 工藝氣及載氣通入示意圖

 

低壓擴散工藝中的關鍵技術 當載氣攜帶工藝氣體在擴散爐內的硅片表面進行擴散時，管內的溫度很高，壓強很低，磷的擴散溫度在820-900℃，需要對密封管進行良好密封處理，反應后也需要對高溫尾氣做好處理。在進行 PN 結擴散時，為了使反應管內處于低壓強下，就需要利用真空泵對反應后的尾氣進行不斷的抽氣。所以對于擴散工藝而言，真空泵是一個非常重要的部分，對真空泵在以下幾個方面提出了非常高的要求：
No 1：耐腐蝕性

從上文擴散工藝的化學反應原理中可以看出，過程中會有中間產物P2O5的生成，它是磷酸的酸酐，極易吸濕潮解而生產偏磷酸，進而生成磷酸，具有很強的腐蝕性，因此對用于不斷抽取含有該腐蝕性工藝氣體的真空泵，提出了很高的耐腐蝕性要求。VACUUBRAND的化學隔膜泵所有與抽氣介質接觸的部件都是由氟塑料或者氟橡膠制成，可以對強酸或者是其他腐蝕性溶劑的起到防護作用。No 2：壓力控制的穩(wěn)定性所謂低壓擴散，換句話說就是系統(tǒng)的絕度真空壓強在所有的工藝參數中處于一個非常重要的作用。壓力的穩(wěn)定性對擴散均勻性和方塊電阻的均勻性又有很大影響。我們知道低壓擴散中，爐體溫度是梯度下降的，這樣可以通過調節(jié)溫度來改變摻雜時硅片各個區(qū)域的反應速率，同時真空中氣體分子具有很強穿透力，這樣磷源摻雜性會更好，可以更好的改善了方阻均勻性。

VARIO系列變頻隔膜泵給光伏行業(yè)打開了一扇門，其配備的壓力傳感器和變頻電機，通過專業(yè)的變頻控速設計，在擴散工藝需要的真空范圍內（50-200mbar）能夠控制體系壓力，助光伏客戶生產出均勻性良好的高效電池片。

No 3：使用壽命長，性能穩(wěn)定

三明治夾層結構隔膜；泵頭蓋和加緊盤均采用厚壁、鑄造的氟塑料用以支持穩(wěn)定的金屬內核；機械部件精密剖光；內部管路及連接件加工精度高；這些均確保了可重復的VACUUBRAND品質。