晶體硅電池的生產(chǎn)工藝分析主講教師目錄CONTENTS01.晶體硅電池的生產(chǎn)工藝過程02.表面制絨03.擴(kuò)散制結(jié)04.去磷硅玻璃05.等離子刻蝕目錄CONTENTS06.鍍減反射膜07.絲網(wǎng)印刷08.快速燒結(jié)09.測試分選晶體硅電池的生產(chǎn)工藝過程PART01一、晶體硅電池的生產(chǎn)工藝過程太陽能電池(solarcell)又稱光電池、光生伏打電池。是一種將光能直接轉(zhuǎn)換成電能的半導(dǎo)體器件。現(xiàn)主要有硅、硫化鎘、砷化鎵太陽能電池。光伏電池工作原理是基于半導(dǎo)體P-N結(jié)的光生伏打效應(yīng)。光生伏打效應(yīng)是指當(dāng)物體受到光照射時(shí)，物體內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生電流或電動(dòng)勢的現(xiàn)象。一、晶體硅電池的生產(chǎn)工藝過程晶體硅片進(jìn)行清洗制絨甩干檢測反射率檢測少子壽命PECVD檢測方塊電阻擴(kuò)散制結(jié)印刷電極燒結(jié)檢測電性能參數(shù)，通過這些生產(chǎn)工藝，得到了我們想要的太陽電池一、晶體硅電池的生產(chǎn)工藝過程硅片清洗、制絨擴(kuò)散制結(jié)PECVD印刷、燒結(jié)太陽電池反射率測試方塊電阻測試反射率測試I-V測試熱成像分析少子壽命測試表面制絨PART02二、表面制絨單晶硅絨面的制備是利用硅的各向異性腐蝕，在每平方厘米硅表面形成幾百萬個(gè)四面方錐體也即金字塔結(jié)構(gòu)。晶硅的各向異性腐蝕液通常用熱的堿性溶液，可用的堿有氫氧化鈉，氫氧化鉀、氫氧化鋰和乙二胺等。二、表面制絨多晶硅絨面的制備是利用酸來制取絨面，主要是用HF:HNO3:H2O按一定比例配制溶液，并且還需要在制備過程中要控制溫度的高低。制備絨面前，硅片須先利用HF酸進(jìn)行清洗，在腐蝕絨面后，用NaOH、HF、HCL等分步進(jìn)行化學(xué)清洗。二、表面制絨表面制絨二、表面制絨制絨的目的去除硅片表面的機(jī)械損傷層（來自硅棒切割的物理損傷）清除表面油污（利用HF）和金屬雜質(zhì)（利用HCl）形成起伏不平的絨面，形成陷光原理，增加對(duì)太陽光的吸收，增加PN結(jié)面積，提高短路電流（Isc），最終提高電池光電轉(zhuǎn)換效率。制絨的原理對(duì)于多晶硅，由于晶體排列方式雜亂，如果利用堿液，無法進(jìn)行腐蝕得到良好的金字塔織構(gòu)化表面，此時(shí)只能用酸溶液進(jìn)行各向同性腐蝕，獲得表面存在許多凹坑的表面結(jié)構(gòu)，也能起到良好的陷光作用。二、表面制絨陷光原理光在光滑半導(dǎo)體薄片表面上的反射、折射和透射陷光原理圖當(dāng)入射光入射到一定角度的斜面，光會(huì)反射到另一角度的斜面形成二次吸收或者多次吸收，從而增加吸收率。擴(kuò)散制結(jié)PART03三、擴(kuò)散制結(jié)太陽能電池需要一個(gè)大面積的PN結(jié)以實(shí)現(xiàn)光能到電能的轉(zhuǎn)換，而擴(kuò)散爐即為制造太陽能電池PN結(jié)的專用設(shè)備。管式擴(kuò)散爐主要由四大部分組成1.石英舟的上下載部分2.廢氣室3.爐體部分4.氣柜部分…三、擴(kuò)散制結(jié)把P型硅片放在管式擴(kuò)散爐的石英容器內(nèi)，在850-900攝氏度高溫下使用氮?dú)鈱⑷妊趿讕胧⑷萜?，通過三氯氧磷和硅片進(jìn)行反應(yīng)，得到磷原子。經(jīng)過一定時(shí)間，磷原子從四周進(jìn)入硅片的表面層，并且通過硅原子之間的空隙向硅片內(nèi)部滲透擴(kuò)散，形成了N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體的交界面，也就是PN結(jié)。三、擴(kuò)散制結(jié)擴(kuò)散制結(jié)工藝N2POCI3O2三、擴(kuò)散制結(jié)形成P-N結(jié)P-N結(jié)深濃度差內(nèi)建電場動(dòng)態(tài)平衡在內(nèi)建電場的作用下，載流子進(jìn)行漂移和擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，最終達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，形成一定的寬度，就是P-N結(jié)。三、擴(kuò)散制結(jié)結(jié)深摻雜濃度方塊電阻外觀280-350nm83±10Ω/口輕摻雜硅本色去磷硅玻璃PART04四、去磷硅玻璃該工藝用于太陽能電池片生產(chǎn)制造過程中，通過化學(xué)腐蝕法也即把硅片放在氫氟酸溶液中浸泡，使其產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)生成可溶性的絡(luò)和物六氟硅酸，以去除擴(kuò)散制結(jié)后在硅片表面形成的一層磷硅玻璃。在擴(kuò)散過程中，POCL3與O2反應(yīng)生成P2O5淀積在硅片表面。四、去磷硅玻璃

P2O5與Si反應(yīng)又生成SiO2和磷原子，這樣就在硅片表面形成一層含有磷元素的SiO2，稱之為磷硅玻璃。等離子刻蝕PART05五、等離子刻蝕由于在擴(kuò)散過程中，即使采用背靠背擴(kuò)散，硅片的所有表面包括邊緣都將不可避免地?cái)U(kuò)散上磷。PN結(jié)的正面所收集到的光生電子會(huì)沿著邊緣擴(kuò)散有磷的區(qū)域流到PN結(jié)的背面，而造成短路。因此，必須對(duì)太陽能電池周邊的摻雜硅進(jìn)行刻蝕，以去除電池邊緣的PN結(jié)。五、等離子刻蝕等離子刻蝕是在低壓狀態(tài)下，反應(yīng)氣體CF4的母體分子在射頻功率的激發(fā)下，產(chǎn)生電離并形成等離子體。等離子體是由帶電的電子和離子組成，反應(yīng)腔體中的氣體在電子的撞擊下，除了轉(zhuǎn)變成離子外，還能吸收能量并形成大量的活性基團(tuán)。五、等離子刻蝕酸洗刻蝕利用HNO3和HF的混合液體對(duì)擴(kuò)散后硅片下表面和邊緣進(jìn)行腐蝕，去除邊緣的N型硅，使得硅片的上下表面相互絕緣。邊緣刻蝕原理反應(yīng)方程式：3Si+4HNO3+18HF=3H2[SiF6]+4NO2+8H2O五、等離子刻蝕酸洗刻蝕退火工藝在高溫環(huán)境下進(jìn)行表面氧化作用，在硅片表面形成一層二氧化硅，保護(hù)PN結(jié)，同時(shí)有抗PID效果。鍍減反射膜PART06六、鍍減反射膜PECVD即等離子增強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積。它的技術(shù)原理是利用低溫等離子體作能量源，樣品置于低氣壓下輝光放電的陰極上，利用輝光放電使樣品升溫到預(yù)定的溫度，然后通入適量的反應(yīng)氣體SiH4和NH3，氣體經(jīng)一系列化學(xué)反應(yīng)和等離子體反應(yīng)，在樣品表面形成固態(tài)薄膜即氮化硅薄膜。六、鍍減反射膜氮化硅層薄膜的作用鍍膜前鍍膜后減少光學(xué)反射、增強(qiáng)透射含氫SiNx:H可以對(duì)硅片提供體鈍化結(jié)構(gòu)致密的抗氧化膜（表面鈍化），化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，能夠抵御堿金屬離子、一般酸堿的侵蝕，可以很好的保護(hù)電池表面。六、鍍減反射膜PERC電池結(jié)構(gòu)PERC電池有一層鈍化介質(zhì)層（Al2O3）和保護(hù)層（SiN層）常規(guī)電池鋁背場是與硅片完全接觸，PERC電池鋁背場是通過激光開窗的空洞區(qū)域與硅片進(jìn)行局部接觸。P-Si（P型PERC電池）P-Si（常規(guī)P型電池）N+（磷）N+（磷）Ag電極Ag電極SixNy膜Ag電極Ag電極ALBSFAL2O3SixNy膜六、鍍減反射膜ALD目的-PERC電池的優(yōu)勢PERC技術(shù)是一種高效電池技術(shù)，效率提升主要是由于：降低背表面復(fù)合提升少子壽命增加光利用率使用鈍化介質(zhì)膜（AL2O3）將背表面的懸掛鍵進(jìn)行保護(hù)，有效降低背表面復(fù)合，提升少子壽命，效率提升；AL2O3層可以在背表面形成一個(gè)固定電場，形成一個(gè)場鈍化效應(yīng)，阻擋少子往表面運(yùn)動(dòng)，降低背表面復(fù)合；AL2O3層作為背反射器，可以使得一部分沒有被完全吸收的長波段光反射回去再次得到利用吸收，增加光的利用率，效率得到提升；絲網(wǎng)印刷PART07七、絲網(wǎng)印刷太陽電池經(jīng)過制絨、擴(kuò)散及PECVD等工序后，已經(jīng)制成PN結(jié)，可以在光照下產(chǎn)生電流，為了將產(chǎn)生的電流導(dǎo)出，需要在電池表面上制作正、負(fù)兩個(gè)電極。絲網(wǎng)印刷是采用壓印的方式將預(yù)定的圖形印刷在基板上，該設(shè)備由電池背面銀鋁漿印刷、電池背面鋁漿印刷和電池正面銀漿印刷三部分組成。七、絲網(wǎng)印刷絲網(wǎng)印刷的工藝流程：第一道印刷（背電極印刷）烘干第二道印刷（背電場印刷）烘干測試分選燒結(jié)第三道印刷（正面電極印刷）利用絲網(wǎng)圖形部分網(wǎng)孔透過漿料，用刮刀在絲網(wǎng)的漿料部位施加一定壓力，同時(shí)朝絲網(wǎng)另一端移動(dòng)。銀漿在移動(dòng)中被刮刀從圖形部分的網(wǎng)孔中擠壓到基片上。七、絲網(wǎng)印刷工作原理快速燒結(jié)PART08八、快速燒結(jié)當(dāng)銀電極和晶體硅在溫度達(dá)到共晶溫度時(shí)，晶體硅原子以一定的比例融入到熔融的銀電極材料中去，從而形成上下電極的歐姆接觸，提高電池片的開路電壓和填充因子兩個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，使其具有電阻特性，以提高電池片的轉(zhuǎn)換效率。八、快速燒結(jié)燒結(jié)爐分為預(yù)燒結(jié)、燒結(jié)、降溫冷卻三個(gè)階段。1預(yù)燒結(jié)階段目的是使?jié){料中的高分子粘合劑分解、燃燒掉，此階段溫度慢慢上升；2燒結(jié)階段中燒結(jié)體內(nèi)完成各種物理化學(xué)反應(yīng)，形成電阻膜結(jié)構(gòu)，使其真正具有電阻特性，該階段溫度達(dá)到峰值；3降溫冷卻階段，玻璃冷卻硬化并凝固，使電阻膜結(jié)構(gòu)固定地粘附于基片上。測試分選PART09九、測試分選氙燈（模擬太陽光）電池Pulsedsolarload穩(wěn)壓電源電池片抵達(dá)到測試儀的入口，第一部分停止，此時(shí)測試探針從上面和下面接觸電池片，同時(shí)模擬太陽光照射，探針對(duì)產(chǎn)生的電流、電壓做出測試，然后根據(jù)這些測試結(jié)果對(duì)電池片分類篩選。九、測試分選電池測試標(biāo)準(zhǔn)測試分選光強(qiáng)范圍1000±50W/m2校準(zhǔn)溫度25±2℃測試