（1）背景
随着生产技术的进步，晶体硅太阳电池的厚度不断减薄，从早期的325µm到270µm，再到240-220µm，而下一步的发展目标是180-150µm。随着厚度的不断变薄，硅片少子体寿命对电池效率的影响逐步降低，这主要是因为随着硅片厚度减薄，基区少子到达pn结所需距离变短，这就意味着，即便材料的少子寿命较低，仍然有足够的扩散长度保证足够多的少子被pn结收集。与之相对应的，电池片上下表面的复合速率对效率的影响逐步增长。改善表面钝化的质量、降低表面复合速率已经成为提高电池效率的主要手段之一。目前工业上主要采用铝背场进行表面钝化。 （2）形成原理
铝背场（Al-BSF）可以通过蒸镀、溅射和丝网印刷来完成。而丝网印刷由于其简便的操作、低廉的成本，已经被广泛的应用于硅太阳电池的大规模生产中。其制备过程一般分成四个步骤[15]：
（1） 在硅的背表面丝网印刷铝浆 （2） 在高温条件下烧结
闽江大学（3） 冷却并生长出一层富含铝的硅层（即P+层，常称BSF） （4） 最后在共晶温度（577℃）下凝固
铝浆中包含铝颗粒（直径为1到10微米）、玻璃粉、有机粘合剂和溶剂。根据铝-硅二相图3-3分析：烧结时，硅片被加热至高于共晶温度，铝开始逐渐熔化；随着温度继续上升，硅在熔融铝的溶解度不断增大，越来越多的硅溶解在液态铝中；冷却时，硅在熔融铝中的溶解度降低，逐步析出再结晶，在硅片表面形成一层富含铝的硅，这就是铝背场（BSF）；同时，液态铝开始固化，而这层铝并不是纯铝，还含有硅，硅的含量接近12％，因此在背场上形成了一层铝-硅层[14]。BSF中铝的浓度在1-3×1018cm-3，而在大部分p型硅中，硼的浓度一般小于2×1016cm-3，因此在背表面形成PP+的高低结阻止少数载流子在背表面复合。所以铝背场是利用场钝化的原理完成背表面钝化。
（3）作用
铝背场主要起到四个作用：
1.表面钝化，降低背表面复合速率，提高少数载流子的收集率，提高开路电。永远的林青霞>胡书刚
2.作为背反射器，增加光程，提高短路电流。
3.作为电极输出端，降低接触电阻，提高转换效率
背电场除了能够提高少子的收集外，还能够很好地作为电极的输出端。因为铝易于与P型硅形成欧姆接触[24]，为此我们一般都采用铝-硅合金来作铝背场pn结，铝硅合金结构，不仅具有背场的作用，而且还能够很好地构成背面欧姆接触，作为电流的输出电极，降低接触电阻，改善电池的电学性能。甲基二乙醇胺
4.铝吸杂，提高体寿命[21]
国内外在铝吸杂对太阳电池的影响方面已做了大量的研究工作。在700～900 ℃时,许多重金属杂质在铝中的固溶度比在硅中的固溶度高4～10个数量级,并且金属杂质在硅中的扩散速度远大于磷、硼等替位式元素。铝吸杂通常的方法是在硅片表面蒸镀铝并进行一段时间的热处理,金属杂质就被吸附到铝层,以此来改变硅片的性能[25] 。前面关于铝吸杂已经有了详细的介绍。
(4)影响铝背场钝化质量的因素
铝背场可以将背表面复合速率转换为背表面有效复合速率，起到表面钝化的效果[24]。铝背场钝化效果可以根据以下三个因素进行评定：
（1）铝背场的结深
（2）铝背场的掺杂浓度
3）铝背场的均匀性
铝背场的结深越深，掺杂浓度越大，表面越平整，其钝化效果越好。 根据铝硅二相图，可知：
（1） 铝背场的结深由沉积在硅片上的铝的量来决定 （2） 铝背场的掺杂浓度由最高烧结温度决定[27] （3） 铝背场的均匀性由升温速率来决定.
增加铝的印刷质量可以提高铝背场的结深，但是铝质量的增加会加大硅片的翘曲，另外电池的电学性能并不是随着铝质量的增加而一直增加，它是有一个先增加后降低的趋势。烧结的峰值温度也不是越高越好，提高温度反而会降低电池的电学特性，主要反映在开路电
压上，因为高温易引入杂质，形成复合中心，降低少子寿命。铝背场的不均匀性有多种表现方式，如铝背场结深不同、表面不平整、形成尖峰，甚至是没有形成铝背场。当升温速率慢时，铝不能够完全沁润硅的表面，铝硅合金只在一些特定的区域形成；当升温速率快时，样品到达共晶温度以及最高烧结温度的时间很短，铝完全熔化并能够沁润整个硅片表面，易形成均匀的铝背场。有些资料显示，硅的表面状态对铝背场的均匀性也有一定的影响，绒面易形成均匀铝背场。
(5)研究铝背场的意义
铝背场是晶体硅现代太阳电池普遍采用的，典型的背表面钝化结构，经过多年的发展，铝背场的生产工艺已经趋向成熟、稳定，对铝背场的各项研究也日益深化，这些都决定了在今后相当一段时间内铝背场仍将被广泛用于晶体硅太阳电池生产。然而，随着工艺的不断发展，更薄的太阳电池即将出现，这对铝背场钝化提出了更高的要求，进一步研究铝背场，是高效太阳电池研究和生产中一个不可忽视的重要环节。
在研究铝背场的过程中，更多的是通过电池的效率，Voc等参数来评价铝背场的质量，至今仍然缺乏直接有效的手段观测并计算铝背场钝化后的表面复合速率。本文正是为了弥补
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这一不足进行了大量的研究，并最终提出了通过少子寿命测试和分析直接计算表面复合速率的新样品结构和实验分析方法。由于实验样品除制备铝背场结构外未经过其他任何电池工艺，因此，对样品的测试和分析结果完全独立地反映了铝背场的钝化效果，这对于独立分析和计算铝背场的表面复合速率是至关重要的。
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