1、.,1,PERC SE高效單晶電池 生產工藝培訓,2019-05-04,JiaYue SOLAR,.,2,前言-太陽能電池在整個光伏產業(yè)鏈中的位置,虛線部分為電池片在產業(yè)鏈中的位置,JiaYue SOLAR,.,3,PERC電池結構與工藝流程,PERC SE 電池結構為在正面制備選擇性發(fā)射結，背面沉積介質膜鈍化層AlOx/SiNx，此結構可提高電池光電轉換效率。 降低擴散層復合，提高光線的短波響應； 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； 降低背表面復合速率，提升開路電壓； 增強背表面長波光反射效應，提升短路電流。,PERC SE電池結構,JiaYue SOLAR,.

2、,4,PERC電池結構與工藝流程,PERC高效電池工藝流程,JiaYue SOLAR,.,5,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，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）； 化學反應式： Si + 2KOH + H2O K2SiO3 + 2H2 絨面結構：,多次光吸收原理圖,表面金字塔結構,JiaYue SOLAR,.,P- type Si,原理Principle： Si + 2KOH + H2O K2SiO3 + 2H2,PERC電池制程制絨,JiaYue SOLAR,.,7,PERC電池制程擴散,擴散原理： 采用三氯氧磷

3、（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（太陽電池核心單元）； 化學反應式： 4POCl3+3O2 2P2O5+6Cl2 2P2O5+5Si 5SiO2+4P,擴散裝置示意圖,JiaYue SOLAR,.,P- type Si,原理Principle： 4POCl3+3O2 2P2O5+6Cl2 2P2O5+5Si 5SiO2+4P,800900,PERC電池制程擴散,JiaYue SOLAR,.,9,SE電池：,SE電池是選擇性擴散電池（selective emitter）,由中電光伏（CSUN）的趙建華博士發(fā)明。即在金屬柵 線（電極）與硅片接觸部位進行重摻雜

4、，在電極之間位置進行輕摻雜，這樣的結構可降低擴散層復合，由此 可以提高光線的短波響應，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)結深大， 燒結過程中金屬等雜質不易進入耗盡區(qū)形成深能級，反向漏電小，并聯電阻高；光照區(qū)域摻雜濃度低，短波 響應好，短路電流高；橫向擴散高低結前場作用明顯，利于光生載流子收集。,激光SE電池原理：,單晶硅片制絨后進行淺結熱擴散，利用激光根據金屬化圖形將硅片擴散后形成的PSG層作為雜質源 進行摻雜處理，驅入實現局部重擴散。在原

5、有的電池工藝基礎上增加激光二次擴散制作SE電池。,激光SE電池工藝關鍵點：,要提高SE電池的光譜響應及光譜響應范圍，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，又需要足夠的P源以利于使用二次激光擴散。激光二次擴散的結深要與后續(xù)的正面銀電極燒結相匹配。 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區(qū)。,PERC電池制程SE(Selective Emitter,選擇性發(fā)射極),JiaYue SOLAR,.,10,SE單晶PERC電池,SEM形貌,SE技術要點 淺結擴散技術 梯度摻雜,SE單晶PERC電池剖面結構示意圖,SiNx(PE),P型硅片 (200m),SiO2(熱氧)

6、,淺結擴散 (0.2m),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構,PERC電池制程SE(Selective Emitter,選擇性發(fā)射極),JiaYue SOLAR,.,11,PERC電池制程刻蝕,刻蝕原理： 實現硅片的單面腐蝕（對于PERC電池，背面刻蝕和拋光尤為重要）； 目的： PN結邊緣隔離和背面拋光； 化學反應式： 3Si+4HNO33SiO2+4NO+2H2O SiO2+6HFH2SiF6+2H2O,背面刻蝕（含拋光）,JiaYue SOLAR,.,P- type Si,原理Principle： 3Si+4HNO33SiO2+4NO

7、+2H2O SiO2+6HFH2SiF6+2H2O,PERC電池制程刻蝕,JiaYue SOLAR,.,熱氧原理： 將已形成PN結的硅片放入高溫爐中，在高溫下氧氣和硅反應生成二氧化硅層； 目的： 氧原子與硅表面未飽和的硅原子結合形成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行鈍化的目的。 化學反應式： 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；其物理和化學性質穩(wěn)定，不易受到環(huán)境因素影

8、響。,JiaYue SOLAR,.,14,PERC電池制程AlOx+ SiNx沉積（MAIA）,原理： PECVD沉積AlOx+SiNx薄膜； 目的： 制備背面鈍化介質層； 工藝流程：,BMO Buffer Modules Out BMO/UM Buffer-Out / Unload Module LM/BMI Load / Buffer-In Module PM Process Modules (1 st PM: AlOx; 2 nd and 3 rd PM: SiNx) TM/BMI Transfer / Buffer-In Module,Before backside,After bac

9、kside,AlOx,SiNx,SiNx,TMA+N2OAl2O3,SiH4+NH3 S ixNy+12H2,JiaYue SOLAR,.,P- type Si,SiH4/ NH3,400500,原理Principle：TMA+N2OAl2O3 SiH4+NH3 S ixNy+12H2,PERC電池制程AlOx+ SiNx沉積,JiaYue SOLAR,AlOx,.,16,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=/4 d178nm（n=2.12）,短波光穿透深度小，在電池表

10、面附近被吸收； 長波光穿透深度大，可注入至電池體內及背表面,SiH4+NH3 S ixNy+12H2,JiaYue SOLAR,.,17,PERC電池制程激光開槽,激光開槽原理： 激光消融背面介質層，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,JiaYue SOLAR,.,18,絲網印刷是把帶有圖像或圖案的模版被附著在絲網上進行印刷的。當承印物直接放在帶有模版的絲網下面時，絲網印刷油墨或涂料在刮刀的擠壓下穿過絲網中間的網孔，印刷到承印物上。絲網上的模版把一部分絲網小孔封住使得顏料不能穿過絲網，而只有圖像部分能穿過，因此在承印

11、物上只有圖像部位有印跡。,印刷和燒結-制備金屬電極,JiaYue SOLAR,.,19,PERC電池制程絲網印刷&燒結,絲網印刷&燒結：,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，需搭配鋁漿和燒結方能實現卓越的填充效果。,激光開槽處鋁漿填充效果由差至好,JiaYue SOLAR,.,20,PERC電池制程恢復爐,光照下 衰減,加熱下光照恢復,在硅材料中硼和氧同時存在時，光照和暗條件下加偏壓（注入多數載流子）都能導致衰減，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)定結構，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；,JiaYue SOLAR,.,制程目的： Purpose： (1) 光電轉換效率的量測與分級。 Photovoltaic conversion efficiency testing and grading. (2) 檢測電池的外觀、顏色。 Cell appearance and color sorting.,PERC電池制程測試/分選,EF