太阳电池工艺培训资料60da80cbcfe3.ppt

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1、太阳电池工艺培训资料,什么是太阳能光伏技术A,太阳是能量的天然来源。地球上每一个活着的生物之所以具有发挥作用的能力,甚至于是它的生存，都是由于直接或间接来自于太阳的能量。太阳能是一种辐射能，太阳能发电就意味着-要将太阳光直接转换成电能，它必须借助于能量转换器才能转换成为电能。这种把光能转换成为电能的能量转换器，就是太阳能电池。我们所生产的太阳能电池只要受到阳光或灯光的照射，就能够把光能转变为电能，它的工作原理的基础是半导体PN结的光生伏打效应。当太阳光或其他光照射半导体的PN结时，就会在PN结的两边出现电压（光生电压），假如从PN结两端引出回路，就会产生电流，太阳能电池就可以工作了。,整个光伏

2、产业链,晶体硅太阳能光伏产业链主要包括：硅提纯：最终产品是多晶原生料；拉晶/铸锭切片：最终产品是硅片；单/多晶电池：最终产品是电池；组件封装：最终产品是组件；系统工程：最终产品是系统工程；,整个光伏产业链,晶体硅太阳能电池生产的工艺流程,Chemical Etching硅片表面化学腐蚀处理（一次清洗）,Diffusion扩散,Edge etch去边结,Anti-reflective coating制做减反射膜,Printing&sintering制作上下电极及烧结,Cell testing&sorting 电池片测试分选,太阳电池的生产工艺流程,Cleaning process去PSG,硅片表

3、面化学腐蚀处理（一次清洗）,目的：去除硅片表面的损伤层，制做能够减少表面太阳光反射的 陷光结构。原理：单晶：利用碱溶液对单晶硅各个晶面腐蚀速率的不同,在硅片表面形 成类似“金字塔”状的绒面。Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2 常用碱的浓度为0.53%，根据实际制绒效果进行调整；硅酸钠被加入到溶液中起缓冲作用；异丙醇被加入到溶液中起消泡剂的作用；制绒溶液温度：8090度（根据实际制绒效果进行调整）；制绒时间：1040分钟（根据不同溶液配比进行调整）；,硅片表面化学腐蚀处理（一次清洗）,多晶：利用硝酸的强氧化性和氢氟酸的络合性，对硅进行氧化和络 合剥离，导致硅表面发生各向同性非均匀性

4、腐蚀，从而形成类 似“凹陷坑”状的绒面。Si+HNO3 SiO2+NOx+H2O SiO2+6HF H2SiF6+2H2O 主要腐蚀酸：硝酸+氢氟酸；常用缓和剂：去离子水、醋酸、磷酸、硫酸等；溶液温度：030度（根据不同溶液配比进行调整）；制绒时间：010分钟；,绒面微观图,硅片表面化学腐蚀处理（一次清洗）,100X光学显微镜-单晶,1000X电子扫描镜-单晶,100X金相显微镜-单晶,1000X电子扫描镜-多晶,5000X电子扫描镜-多晶,1000X电子扫描镜-多晶,硅片表面化学腐蚀处理（一次清洗）,制绒前后硅片表面对光的反射率比较,硅片表面化学腐蚀处理（一次清洗）,硅片腐蚀量与电池片参数的

5、关系（多晶）,硅片表面化学腐蚀处理（一次清洗）,常见清洗不良品现象,“雨点”&白斑改善方案：增加异丙醇的量可以去除“雨点”现象；,白斑-绒面发白改善方案：增加溶液浓度、提高温度、延长腐蚀时间等可以改善“白斑”现象，但会增加硅片的腐蚀量；仍需不断总结经验；,硅片表面化学腐蚀处理（一次清洗）,常见清洗不良品现象,手指印禁止不带一次性手套或者乳胶手套而直接用手接触硅片表面；,“水纹”改善方案：从溶液中取片时向硅片表面不断的喷水，保持硅片表面湿润可以改善此种现象；另外，排掉部分溶液，补充新溶液或者重新配制溶液也可以改善此种现象；,硅片表面化学腐蚀处理（一次清洗）,常见清洗不良品现象,表面油污、表面划痕

6、、制绒后规则性出现“区域线”等异常现象归结为硅片问题，我们也要在工作中不断总结经验，如何解决这些问题。,制PN结（扩散）,目的：在P型硅表面上渗透入很薄的一层磷，使前表面变成N型，使 之成为一个PN结。原理：POCl3液态源：通过气体携带POCL3分子进入扩散炉管，使之反应生 成磷沉淀在表层。磷在高温下渗透入硅片内部形成N区。4POCL3+5O2=2P2O5+6Cl2 2P2O5+5Si=4P+5SiO2,扩散后硅片截面示意图,POCl3液态源扩散原理图,制PN结（扩散）,扩散的原理,扩散的变化方向 1.选择性发射极：在栅线覆盖区域进行重掺（方阻20左右），未覆 盖区域进行轻掺（方阻80左右）

7、。2.发射极浅结：降低表面方块电阻（方阻60以上），减少死层和体 内复合，提高电池短波相应能力。3.链式扩散：在硅片表面喷涂或印刷磷酸（磷浆），然后利用链式 扩散炉进行扩散，特点产能大。,制PN结（扩散）,制PN结（扩散）,单面扩散示意图,制PN结（扩散）常见扩散不良现象,表面有点状或者块状斑迹，产生该现象的原因是硅片在扩散前表面被污染（水、偏磷酸、灰尘等）；,刻蚀,目的：去除硅片边缘的N型区域，将硅片内部的N层和P层隔离 开，以达到 PN结的结构要求。原理：干法刻蚀（等离子刻蚀）：等离子刻蚀是采用高频辉光放电反应，使反应气体激活成活性粒子，这些活性粒子与需要被刻蚀区域 的Si/SiO2发生反

8、应，形成挥发性生成物而被去除。,刻蚀,原理：湿法刻蚀（背腐蚀）：利用HF-HNO3溶液，对硅片背表面和边缘进 行高速腐蚀，以达到去掉边缘层和消除背面绒面的作用。Si+HNO3 SiO2+NOx+H2O SiO2+6HF H2SiF6+2H2O 激光去边：利用激光束的高能量使硅熔化，在硅片背表面划槽，用来隔断N层和P层，以达到分离的目的。去边的发展方向：由于湿法刻蚀的优势比较明显，相对转换效率较高，因此以后 采用湿法刻蚀的厂家将会越来越多。,常见刻蚀不良现象,改善方案：夹紧环氧板或者在不影响刻蚀效果的情况下调整气体流量、功率和刻蚀时间；,刻蚀线过宽,去PSG（二次清洗）,目的：去除硅片表面的P-

9、Si玻璃层（PSG）,为加镀减反射膜做准备。原理：利用HF和硅片表面的P-Si玻璃层反应，并使之络合剥离，以 达到清洗的目的。HF+SiO2 H2SiF6+H2O 去PSG发展方向：相对来讲，二次清洗是比较简单的工艺，之后的发展应该会 如同RENA的设备一样，集成湿法刻蚀设备，从而缩减流程。,去PSG（二次清洗）,二次清洗不良片”水纹片“,水纹片改善方案：1、减少硅片暴露在空气中的时间；、在甩干之前将紧贴在一起的硅片人为分开；3、增加硅片之间的间隙，防止硅片紧贴在一起，等等,镀减反射膜（PECVD）,目的：在硅片前表面均匀的镀上一层高效的减反射膜，并对mc-Si进 行体钝化。原理：PECVD是

10、借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体电 离，在局部形成等离子体，而等离子化学活性很强，很容易发 生反应，在基片上沉积出所期望的薄膜。,直接式PECVD,间接式PECVD,镀减反射膜（PECVD）,利用波的干涉原理来达到减反射效果,镀减反射膜（PECVD）,镀减反射膜（PECVD）,常见不良片,绒面色差/色斑：因为绒面不良而造成PECVD处镀膜不良，需从制绒工序进行改善；,镀减反射膜（PECVD）,表面划伤：硅片镀膜后，避免硅片与石英吸笔之间、硅片与硅片之间产生相互摩擦；,印刷和烧结,目的：在电池上下表面各印上电极图形，经烧结与硅片形成欧姆接 触。原理：银浆，铝浆印刷过的硅片，通过烘干有机溶

11、剂完全挥发，膜 层收缩成为固状物紧密粘附在硅片上，可视为金属电极材料层和硅片接触在一起。当硅片投入烧结炉共烧时，金属材料融入 到硅里面，之后又几乎同时冷却形成再结晶层，也就是在金属 和晶体接触界面上生长出一层外延层，如果外延层内杂质成份 相互合适，这就获得了欧姆接触。印刷工艺流程：印刷背电极 烘干 印刷背电场 烘干 印刷正面栅线烧结工艺流程：印刷完硅片 烘干 升温 降温共晶 冷却,印刷和烧结,烧结完电池片外观：,单晶硅电池片,多晶硅电池片,丝网印刷和烧结发展趋势 1.栅线高精化，利用高精密网版把细栅线做到100u以下。2.烧结炉的发展追求RTP（快速热处理）,印刷和烧结,印刷和烧结,印刷后太阳

12、电池电池模型图,常见印刷不良,虚印,漏浆,常见印刷不良,虚印断线,单片测试和分选,目的：通过模拟太阳光太阳能电池进行参数测试和分析，将电池片 按照一定的要求进行分类。原理：利用太阳能电池的光谱特性，温度特性，输出特性等，通过 相关参数的测定和计算，来表达电池的电性能情况。（具体内 容非常复杂，这里不再赘述）重要参数 光照强度：100mw/cm2（即1000W/m2）转换效率，功率，电池片面积（125单晶为例148.6cm2）的关系：功率=光照强度*面积*转换效率 短路电流（Isc），开路电压（Voc），填充因子（FF），功率的关系：功率=Isc*Voc*FF 最大工作电流（Im），最大工作电压（Vm），最大功率的关系：最大功率=Im*Vm 串联电阻（Rs），并联电阻（Rsh）；,单片测试和分选,