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光生伏特效應(yīng)是指半導(dǎo)體在受到光照射時產(chǎn)生電動勢的現(xiàn)象，當(dāng)P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體結(jié)合時，在兩種半導(dǎo)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(cè)帶負電，N型一側(cè)帶正電。這是由于P型半導(dǎo)體多空穴，N型半導(dǎo)體多自由電子，出現(xiàn)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(jié)。P-N結(jié)光生伏特效應(yīng)可被用于制作太陽能電池，沒有P-N結(jié)就不能將光能裝換為電能，因此P-N結(jié)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(chǎn)工藝中的核心步驟，主要是通過擴散摻雜磷源形成PN結(jié)，PN結(jié)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(zhì)的關(guān)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(dāng)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(nèi)使用真空反應(yīng)環(huán)境（50-200 mbar），氣體分子自由程變大，避免湍流產(chǎn)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(chǔ)。此外，低壓擴散過程中化學(xué)品的利用效率提高，工藝過程中化學(xué)品的用量大幅降低，節(jié)省成本。
低壓擴散中用到的化學(xué)反應(yīng)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(yīng)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(nèi)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(guān)鍵技術(shù) 當(dāng)載氣攜帶工藝氣體在擴散爐內(nèi)的硅片表面進行擴散時，管內(nèi)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(yīng)后也需要對高溫尾氣做好處理。在進行 PN 結(jié)擴散時，為了使反應(yīng)管內(nèi)處于低壓強下，就需要利用真空泵對反應(yīng)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(xué)反應(yīng)原理中可以看出，過程中會有中間產(chǎn)物P2O5的生成，它是磷酸的酸酐，極易吸濕潮解而生產(chǎn)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(xué)隔膜泵所有與抽氣介質(zhì)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(shù)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(diào)節(jié)溫度來改變摻雜時硅片各個區(qū)域的反應(yīng)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(shè)計，在擴散工藝需要的真空范圍內(nèi)（50-200mbar）能夠控制體系壓力，助光伏客戶生產(chǎn)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(jié)構(gòu)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(nèi)核；機械部件精密剖光；內(nèi)部管路及連接件加工精度高；這些均確保了可重復(fù)的VACUUBRAND品質(zhì)。
