关键字：扩散制结、扩散工艺、光伏发电、别墅太阳能发电

 

扩散，光伏发电行业的科研人员认为：在高温下，将一定数量的杂质掺入到硅晶体中，以改变硅的电学性质，这一过程被称之为扩散。在太阳电池的制作过程中，扩散主要用来制备电池的P-n结或表面场结构，是太阳光伏发光伏发电电池制作的最关键的一步，当前别墅太阳能发电领域的相关研究人员也在对该领域进行研究。

 

扩散方程与扩散系数

 

在光伏发电领域，根据菲克第二定律，对于一维扩散运动可用下式来表示：

如果假设扩散系数D为常数，比如在低浓度扩散的情况下，则可得：

对于替位杂质，上式中的扩散系数D可表示为：

 

 

式中：DQ=a*a*Vo，称为表观扩散系数，即温度趋向于无限大时扩散系数D的极限值, ΔE = Wo + Ws，称为扩散激活能；其中a为晶格常数，Vo为杂质振动频率。由此可见扩散系数与晶格常数a、杂质振动频率Vo、扩散激活能ΔE以及扩散温度T有关。光伏发电研究人员发现：对于特定的晶体和杂质，a、Vo以及ΔE均为常数，此时扩散系数主要取决于扩散温度（实际上扩散激活能会受到很多具体条件的影响，因此即使在同一温度下，扩散系数也并非是严格的常数）。

 

对于间隙杂质，可做类似的推导，差异在于此时扩散激活能ΔE等于Wi，因此间隙杂质的扩散系数要大于替位杂质。

 

扩散工艺

 

扩散工艺按照杂质源的不同形式可分为涂布源扩散、液态源扩散和固态预源扩散3类，该工艺也运用于别墅太阳能发电领域。在光伏发电行业，扩散的基本方法是将硅片放入石英炉管内，通人氮气和杂质源（一般为P2O5,b2o3或其他含B、P元素的化合物）并加热到所需的扩散温度，经过一段时间后再将硅片取出，如下图所示。在扩散时，杂质源与硅发生反应，生成的磷或硼 在高温作用下向硅内部扩散，形成P-n结或pp+结，反应式为：

 

扩散的工艺原理

对于空间用硅太阳电池，其扩散时间一般都较短，因此各种扩散过程均可近似地看做恒定表面源扩散，这一特点使得空间用硅太阳电池在光伏发电市场上得以迅速扩展，并已涉足到别墅太阳能发电领域。