PERCSE高效單晶電池生產(chǎn)工藝培訓(xùn) 2019 05 04 JiaYueSOLAR 1 前言 太陽能電池在整個光伏產(chǎn)業(yè)鏈中的位置 虛線部分為電池片在產(chǎn)業(yè)鏈中的位置 JiaYueSOLAR 2 PERC電池結(jié)構(gòu)與工藝流程 PERCSE電池結(jié)構(gòu)為在正面制備選擇性發(fā)射結(jié) 背面沉積介質(zhì)膜鈍化層AlOx SiNx 此結(jié)構(gòu)可提高電池光電轉(zhuǎn)換效率 降低擴散層復(fù)合 提高光線的短波響應(yīng) 減少前金屬電極與硅的接觸電阻 提高短路電流 開路電壓和填充因子 降低背表面復(fù)合速率 提升開路電壓 增強背表面長波光反射效應(yīng) 提升短路電流 PERCSE電池結(jié)構(gòu) JiaYueSOLAR 3 PERC電池結(jié)構(gòu)與工藝流程 PERC高效電池工藝流程 JiaYueSOLAR 4 PERC電池制程 制絨 制絨原理 一定濃度 一定溫度條件下 堿溶液與硅片反應(yīng) 各向異性腐蝕 目的 去除表面損傷層 降低表面反射率 多次光吸收 化學(xué)反應(yīng)式 Si 2KOH H2O K2SiO3 2H2 絨面結(jié)構(gòu) 多次光吸收原理圖 表面金字塔結(jié)構(gòu) JiaYueSOLAR 5 P typeSi 原理Principle Si 2KOH H2O K2SiO3 2H2 PERC電池制程 制絨 JiaYueSOLAR PERC電池制程 擴散 擴散原理 采用三氯氧磷 POCl3 液態(tài)源擴散方法 在硅片表面形成N型層 目的 形成PN結(jié) 太陽電池核心單元 化學(xué)反應(yīng)式 4POCl3 3O2 2P2O5 6Cl2 2P2O5 5Si 5SiO2 4P 擴散裝置示意圖 JiaYueSOLAR 7 P typeSi 原理Principle 4POCl3 3O2 2P2O5 6Cl2 2P2O5 5Si 5SiO2 4P 800 900 PERC電池制程 擴散 JiaYueSOLAR SE電池 SE電池是選擇性擴散電池 selectiveemitter 由中電光伏 CSUN 的趙建華博士發(fā)明 即在金屬柵線 電極 與硅片接觸部位進(jìn)行重?fù)诫s 在電極之間位置進(jìn)行輕摻雜 這樣的結(jié)構(gòu)可降低擴散層復(fù)合 由此可以提高光線的短波響應(yīng) 同時減少前金屬電極與硅的接觸電阻 使得短路電流 開路電壓和填充因子都得到較好的改善 從而提高轉(zhuǎn)換效率 SE電池的主要特點是金屬化區(qū)域磷高濃度摻雜 光照區(qū)域磷低濃度摻雜 金屬化區(qū)域濃擴散區(qū)結(jié)深大 燒結(jié)過程中金屬等雜質(zhì)不易進(jìn)入耗盡區(qū)形成深能級 反向漏電小 并聯(lián)電阻高 光照區(qū)域摻雜濃度低 短波響應(yīng)好 短路電流高 橫向擴散高低結(jié)前場作用明顯 利于光生載流子收集 激光SE電池原理 單晶硅片制絨后進(jìn)行淺結(jié)熱擴散 利用激光根據(jù)金屬化圖形將硅片擴散后形成的PSG層作為雜質(zhì)源進(jìn)行摻雜處理 驅(qū)入實現(xiàn)局部重擴散 在原有的電池工藝基礎(chǔ)上增加激光二次擴散制作SE電池 激光SE電池工藝關(guān)鍵點 要提高SE電池的光譜響應(yīng)及光譜響應(yīng)范圍 提高電池效率 需要對電池正面無柵線區(qū)域制作淺的PN結(jié) 又需要足夠的P源以利于使用二次激光擴散 激光二次擴散的結(jié)深要與后續(xù)的正面銀電極燒結(jié)相匹配 使得正面銀電極與電池片形成歐姆接觸 且銀電極不能燒穿結(jié)區(qū) PERC電池制程 SE SelectiveEmitter 選擇性發(fā)射極 JiaYueSOLAR 9 SE單晶PERC電池 SEM形貌 SE技術(shù)要點淺結(jié)擴散技術(shù)梯度摻雜 SE單晶PERC電池剖面結(jié)構(gòu)示意圖 SiNx PE P型硅片 200 m SiO2 熱氧 淺結(jié)擴散 0 2 m Ag電極 梯度摻雜 激光掃描區(qū) 激光掃描區(qū) 激光掃描區(qū)的SEM形貌顯示仍為完整的金字塔結(jié)構(gòu) PERC電池制程 SE SelectiveEmitter 選擇性發(fā)射極 JiaYueSOLAR 10 PERC電池制程 刻蝕 刻蝕原理 實現(xiàn)硅片的單面腐蝕 對于PERC電池 背面刻蝕和拋光尤為重要 目的 PN結(jié)邊緣隔離和背面拋光 化學(xué)反應(yīng)式 3Si 4HNO3 3SiO2 4NO 2H2OSiO2 6HF H2 SiF6 2H2O 背面刻蝕 含拋光 JiaYueSOLAR 11 P typeSi 原理Principle 3Si 4HNO3 3SiO2 4NO 2H2OSiO2 6HF H2 SiF6 2H2O PERC電池制程 刻蝕 JiaYueSOLAR 熱氧原理 將已形成PN結(jié)的硅片放入高溫爐中 在高溫下氧氣和硅反應(yīng)生成二氧化硅層 目的 氧原子與硅表面未飽和的硅原子結(jié)合形成SiO2薄膜 從而降低硅片表面懸掛鍵密度 很好地控制界面陷阱和固定電荷 起到對太陽能電池表面進(jìn)行鈍化的目的 化學(xué)反應(yīng)式 Si O2 SiO2 PERC電池制程 熱氧 SiO2和Si3N4堆疊鈍化效果更好 因為Si3N4與硅片附著力不好 易脫落 而SiO2與硅片的附著力和相容性均好 除鈍化外 在中間起到緩沖和中介作用 其物理和化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定 不易受到環(huán)境因素影響 JiaYueSOLAR PERC電池制程 AlOx SiNx沉積 MAIA 原理 PECVD沉積AlOx SiNx薄膜 目的 制備背面鈍化介質(zhì)層 工藝流程 BMOBufferModulesOutBMO UMBuffer Out UnloadModuleLM BMILoad Buffer InModulePMProcessModules 1stPM AlOx 2ndand3rdPM SiNx TM BMITransfer Buffer InModule Beforebackside Afterbackside AlOx SiNx SiNx TMA N2O Al2O3 SiH4 NH3 SixNy 12H2 JiaYueSOLAR 14 P typeSi SiH4 NH3 400 500 原理Principle TMA N2O Al2O3SiH4 NH3 SixNy 12H2 PERC電池制程 AlOx SiNx沉積 JiaYueSOLAR AlOx PERC電池制程 PECVD ARC PECVD ARC原理 PECVD沉積SiNx減反射膜 目的 表面鈍化和降低反射率 太陽光能譜 減反射原理 n1d1 4d1 78nm n 2 12 短波光穿透深度小 在電池表面附近被吸收 長波光穿透深度大 可注入至電池體內(nèi)及背表面 SiH4 NH3 SixNy 12H2 JiaYueSOLAR 16 PERC電池制程 激光開槽 激光開槽原理 激光消融背面介質(zhì)層 形成局域背場接觸 收集電流 目的 形成局域背場接觸 收集電流 激光開槽 示例 PERC電池電流方向示意圖 JiaYueSOLAR 17 絲網(wǎng)印刷是把帶有圖像或圖案的模版被附著在絲網(wǎng)上進(jìn)行印刷的 當(dāng)承印物直接放在帶有模版的絲網(wǎng)下面時 絲網(wǎng)印刷油墨或涂料在刮刀的擠壓下穿過絲網(wǎng)中間的網(wǎng)孔 印刷到承印物上 絲網(wǎng)上的模版把一部分絲網(wǎng)小孔封住使得顏料不能穿過絲網(wǎng) 而只有圖像部分能穿過 因此在承印物上只有圖像部位有印跡 印刷和燒結(jié) 制備金屬電極 JiaYueSOLAR 18 PERC電池制程 絲網(wǎng)印刷 燒結(jié) 絲網(wǎng)印刷 燒結(jié) PERC電池需使用專用背銀和背鋁漿料 保證AlOx SiNx疊層膜鈍化效果 以使電池性能達(dá)到最優(yōu) 下圖為激光開槽處鋁漿填充處的SEM圖 需搭配鋁漿和燒結(jié)方能實現(xiàn)卓越的填充效果 激光開槽處鋁漿填充效果由差至好 JiaYueSOLAR 19 PERC電池制程 恢復(fù)爐 光照下衰減 加熱下光照恢復(fù) 在硅材料中硼和氧同時存在時 光照和暗條件下加偏壓 注入多數(shù)載流子 都能導(dǎo)致衰減 在這一過程中激活了一種亞穩(wěn)態(tài)缺陷 形成了復(fù)合中心 制程目的 在加熱和光照條件下 使電池片BO形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu) 從而減少光衰 處理后的電池在工作條件下理論上不再衰減 JiaYueSOLAR 20 制程目的 Purpose 1 光電轉(zhuǎn)換效率的量測與分級 Photovoltaicconversionefficiencytestingandgrading 2 檢測電池的外觀 顏色 Cellappearanceandcolorsorting PERC電池制程