內(nèi)容提要：一、太陽能電池原理二、晶體硅電池片生產(chǎn)技術(shù)三、擴散工藝詳解一、太陽能電池原理光電效應(yīng)外光電效應(yīng)內(nèi)光電效應(yīng)被光激發(fā)產(chǎn)生的電子逸出物質(zhì)表面，形成真空中的電子的現(xiàn)象。內(nèi)光電效應(yīng)是被光激發(fā)所產(chǎn)生的載流子（自由電子或空穴）仍在物質(zhì)內(nèi)部運動，使物質(zhì)的電導(dǎo)率發(fā)生變化或產(chǎn)生光生伏特的現(xiàn)象。光的粒子性定義：太陽能電池就是一種利用光生伏特效應(yīng)，能夠把

光能直接轉(zhuǎn)換成電能并向外輸出的器件。光生伏特效應(yīng)的核心→P-N結(jié)多余電子空鍵接受電子空穴N型半導(dǎo)體P型半導(dǎo)體多數(shù)載流子是電子，電子濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過少數(shù)載流子空穴的濃度多數(shù)載流子是空穴，空穴濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過少數(shù)載流子電子的濃度光生伏特效應(yīng)當(dāng)P-N結(jié)受光照時，樣品對光子的本征吸收和非本征吸收都將產(chǎn)生光生載流子。但能引起光伏效應(yīng)的只能是本征吸收所激發(fā)的少數(shù)載流子。因P區(qū)產(chǎn)生的光生空穴，N區(qū)產(chǎn)生的光生電子屬多子，都被勢壘阻擋而不能過結(jié)。只有P區(qū)的光生電子和N區(qū)的光生空穴和結(jié)區(qū)的電子空穴對（少子）擴散到結(jié)電場附近時能在內(nèi)建電場作用下漂移過結(jié)。光生電子被拉向N區(qū)，光生空穴被拉向P區(qū)，即電子空穴對被內(nèi)建電場分離。這導(dǎo)致在N區(qū)邊界附近有光生電子積累，在P區(qū)邊界附近有光生空穴積累。它們產(chǎn)生一個與熱平衡P-N結(jié)的內(nèi)建電場方向相反的光生電場，其方向由P區(qū)指向N區(qū)。此電場使勢壘降低，其減小量即光生電勢差，P端正，N端負(fù)。于是有結(jié)電流由P區(qū)流向N區(qū)，其方向與光電流相反。實際上，并非所產(chǎn)生的全部光生載流子都對光生電流有貢獻(xiàn)。設(shè)N區(qū)中空穴在壽命τp的時間內(nèi)擴散距離為Lp，P區(qū)中電子在壽命τn的時間內(nèi)擴散距離為Ln。Ln+Lp=L遠(yuǎn)大于P-N結(jié)本身的寬度。故可以認(rèn)為在結(jié)附近平均擴散距離L內(nèi)所產(chǎn)生的光生載流子都對光電流有貢獻(xiàn)。而產(chǎn)生的位置距離結(jié)區(qū)超過L的電子空穴對，在擴散過程中將全部復(fù)合掉，對P-N結(jié)光電效應(yīng)無貢獻(xiàn)。光子N型P型硅片橫截面光子射入半導(dǎo)體最外層電子（共有電子）吸收光子能量受激發(fā)，發(fā)生躍遷，形成自由電子E電子空穴電子—空穴對二、晶體硅電池片生產(chǎn)技術(shù)清洗制絨爐前清洗、烘干擴散邊緣刻蝕去PSGPECVD絲網(wǎng)印刷包裝、組件基本流程1、清洗制絨目的：原理及方法：降低硅片反射率，提高光的利用率。增大P-N結(jié)面積，提高短路電流。去除線切割工序造成的表面損傷和缺陷。單晶：堿去除損傷層堿腐蝕制絨面單晶各向異性，腐蝕成金字塔狀（各向異性因子AF。濃堿高溫，低AF，拋光；稀堿低溫，高AF，制絨。）酸中和堿、去除表面氧化層、去金屬離子多晶：酸去除損傷層酸腐蝕制絨面利用晶體缺陷（多晶各向同性、晶粒）腐蝕成坑狀堿去除多空硅酸中和堿、去金屬離子監(jiān)控參數(shù)及檢測手段：重要調(diào)控參數(shù)：減重（制絨深度）電子天平反射率反射儀腐蝕面和黑線晶向顯微鏡初始配液溫度（13℃以下，6℃-9℃最佳）滾輪速度（腐蝕時間）補液量（酸濃度，酸比例）制絨槽漂洗槽堿槽漂洗槽酸槽漂洗+風(fēng)干硅片HNO3溶液+HF溶液DIWater漂洗前道工序附著藥液NaOH溶液去除制絨過程形成的多孔硅結(jié)構(gòu)（接觸電阻、疏水），中和制絨工序殘留酸液DIWater漂洗前道工序附著藥液HCl溶液+HF溶液DIWater+風(fēng)刀漂洗前道工序附著藥液風(fēng)干硅片表面水份氧化生成SiO2可溶性的絡(luò)合物制絨完成氧化作用絡(luò)合作用制絨流程概況演示：中和堿槽工序中殘留堿液，去除金屬離子溶解殘留SiO2，改善疏水性3、擴散目的：原理及方法：檢測手段：重要調(diào)控參數(shù)：制作適合太陽能電池的P-N結(jié)高溫下物質(zhì)分子或原子劇烈運動引起的自然擴散V族雜質(zhì)（磷）摻入P型基底或III族雜質(zhì)（硼）摻入N型基底形成電性能不同于基體材料的擴散層薄層方塊電阻四探針車間環(huán)境潔凈度塵埃粒子計數(shù)器結(jié)深摻雜濃度4、邊緣刻蝕目的：原理及方法：輝光放電形成等離子體——活性粒子基團等離子體和硅片邊緣反應(yīng)形成揮發(fā)性物質(zhì)，從而連同邊緣擴散層一起腐蝕

CF4→2F+CF2

Si+4F→SiF4Si+2CF2→SiF4+2C

SiO2+4F→SiF4+2OSiO2+2CF2→SiF4+2CO檢測手段：重要調(diào)控參數(shù)：刻蝕程度萬用表射頻功率刻蝕時間氣體組份比例去除擴散工序在硅片四周邊緣留下的擴散層，避免邊緣漏電。6、去PSG目的：原理及方法：檢測手段：重要調(diào)控參數(shù)：去除擴散工序在硅片表面形成的磷硅玻璃利用氫氟酸可以和SiO2反應(yīng)的原理

SiO2+6HF→H2[SiF6]+2H2O親水性目測酸濃度配比浸泡時間磷硅玻璃：含有磷元素的SiO2層避免因為SiO2在絲網(wǎng)印刷中引起的接觸電阻硅和SiO2加熱時的膨脹系數(shù)不同，如不去除，可能在后續(xù)工序中引起內(nèi)部缺陷？熱膨脹系數(shù)：Si3N4

2.75×10^-6/KSi

2.5×10^-6/KSiO2

0.5×10^-6/K7、PECVD目的：原理及方法：制減反射膜、表面鈍化光的干涉——半波損失等離子增強型化學(xué)氣相沉淀借助射頻或微波等手段使含有薄膜組份原子的氣體電離，在局部形成等離子體，而等離子化學(xué)活性很強，很容易發(fā)生反應(yīng)，在硅片上沉積出所期望的薄膜表面氧鈍化：熱氧化使硅懸掛鍵飽和，可使Si-SiO2界面的復(fù)合速度下降氫鈍化：鈍化硅體內(nèi)的懸掛鍵等缺陷。由于硅烷分解時產(chǎn)生氫離子，對多晶硅可產(chǎn)生氫鈍化的效果直接式（管P）硅片接觸電極，SiH4和NH3在腔體內(nèi)激發(fā)，膜均勻。間接式（板P）硅片不接觸電極，NH3在腔體內(nèi)激發(fā)，SiH4和直接進(jìn)入腔體，沉積快。檢測手段：膜厚、折射率橢偏儀重要調(diào)控參數(shù)：射頻功率工藝氣體流量、配比特別注意：此工序生產(chǎn)過程中所使用的工藝氣體有SiH4，SiH4是一種化學(xué)性質(zhì)非?；顫姷目扇夹詺怏w，爆炸極限非常寬，在生產(chǎn)過程中必須嚴(yán)格遵守操作規(guī)范和安全規(guī)則。橢偏儀基本原理：偏振光在樣品表面被反射，測量得到反射光偏振態(tài)（幅度和相位），計算或擬合出材料的屬性。8、絲網(wǎng)印刷目的：原理及方法：檢測手段：制作上下電極，收集光生伏特效應(yīng)產(chǎn)生的電荷絲網(wǎng)印刷，漿料穿過網(wǎng)版圖案鏤空印到硅片表面燒結(jié)，改善電極與硅接觸電阻，背場形成鋁硅合金（P型摻雜），減少鋁硅接觸處少子復(fù)合。根據(jù)鋁和銀熔點的不同，設(shè)置合適的燒結(jié)溫度，使上下電極燒結(jié)處于一個最佳窗口。增重電子天平斷柵、虛印、漏漿目測翹曲度塞尺光伏轉(zhuǎn)換效率電池片效率檢測機重要調(diào)控參數(shù)：網(wǎng)距（印臺和網(wǎng)版距離）刮刀壓力下刀深度印刷速度燒結(jié)爐溫線寬、柵距1號機2號機3號機燒結(jié)爐電池片效率檢測機分選硅片擴散面（鍍膜面）朝下印刷背電極印刷鋁背場換面，擴散面（鍍膜面）朝上印刷上電極燒結(jié)檢測按照效率分檔絲網(wǎng)印刷流程概況演示：三、擴散工藝詳解1、擴散工藝及相關(guān)參數(shù)影響工藝類型說法比較多，例如：恒溫擴散，變溫擴散，恒量擴散，單步擴散，多步擴散等，但本質(zhì)都是一樣的——通過合適的手段制作符合太陽能電池片所要求的P-N結(jié)。相關(guān)化學(xué)反應(yīng)方程式：KeyWords：結(jié)深摻雜濃度淺結(jié)利：死層小、復(fù)合少

短波響應(yīng)好弊：燒結(jié)時容易燒穿

串聯(lián)電阻高柵線密度要求高（改善填充因子），工藝難度大。重?fù)诫s利：減小接觸電阻弊：體內(nèi)復(fù)合增加合適的結(jié)深和摻雜濃度實際情況還要考慮到和其他工序工藝的匹配擴散方阻ladI結(jié)深摻雜濃度溫度越高，方阻越低，結(jié)深越深時間越