太阳电池工艺培训资料60da80cbcfe3.ppt

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1、太阳电池太阳电池工艺工艺培训资料培训资料什么是太阳能光伏技术什么是太阳能光伏技术A 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

2、会产生电流，太阳能电池就可以工作了。整个光伏产业链整个光伏产业链晶体硅太阳能光伏产业链主要包括：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； 单单/多晶电池多晶电池：最终产品是电池； 组件封装组件封装：最终产品是组件； 系统工程：最终产品是系统工程；整个光伏产业链整个光伏产业链晶体硅太阳能电池生产的工艺流程晶体硅太阳能电池生产的工艺流程Chemical Etching硅片表面化学腐蚀硅片表面化学腐蚀处理（一次清洗）处理（一次清洗）Diffusion扩散扩散Edge etch去边结去边结Anti-reflective coating制做减反射

3、膜制做减反射膜Printing&sintering制作上下电极制作上下电极及烧结及烧结Cell testing& sorting 电池片测试分选电池片测试分选太阳电池的生产工艺流程太阳电池的生产工艺流程Cleaning process去去PSG硅片表面化学腐蚀处理（一次清洗）硅片表面化学腐蚀处理（一次清洗） 目的目的：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。 原理原理 ： 单晶：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

4、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）硅片表面化学腐蚀处理（一次清洗）多晶：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

5、（根据不同溶液配比进行调整）； 制绒时间：010分钟； 绒面微观图绒面微观图硅片表面化学腐蚀处理（一次清洗）硅片表面化学腐蚀处理（一次清洗）100X光学显微镜光学显微镜-单晶单晶 1000X电子扫描镜电子扫描镜-单晶单晶100X金相显微镜金相显微镜-单晶单晶1000X电子扫描镜电子扫描镜-多晶多晶5000X电子扫描镜电子扫描镜-多晶多晶1000X电子扫描镜电子扫描镜-多晶多晶硅片表面化学腐蚀处理（一次清洗）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）硅片表面化学腐蚀处理（一次清洗）硅片腐蚀量与电池片参数的关系（

6、多晶）硅片腐蚀量与电池片参数的关系（多晶）硅片表面化学腐蚀处理（一次清洗）硅片表面化学腐蚀处理（一次清洗）常见清洗不良品现象常见清洗不良品现象“雨点雨点”&白斑白斑改善方案：增加异丙醇的量可以去除“雨点”现象；白斑白斑-绒面发白绒面发白改善方案：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）硅片表面化学腐蚀处理（一次清洗）常见清洗不良品现象常见清洗不良品现象手指印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

7、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）硅片表面化学腐蚀处理（一次清洗）常见清洗不良品现象常见清洗不良品现象表面油污、表面划痕、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。制制PNPN结（扩散）结（扩散）目的：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。原理原理 ： POCl3液态源：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 + 6

8、Cl2 2P2O5 + 5Si = 4P + 5SiO2 扩散后硅片截面示意图扩散后硅片截面示意图POCl3液态源扩散原理图液态源扩散原理图制制PNPN结（扩散）结（扩散）扩散的原理扩散的变化方向扩散的变化方向 1.1.选择性发射极：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）。 2.2.发射极浅结：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。 3.3.链式扩散：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。制制PNPN结（扩散）结（扩散）制制PNPN结（扩散）结

9、（扩散）单面扩散示意图单面扩散示意图制制PNPN结（扩散）结（扩散）常见扩散不良现象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）；片在扩散前表面被污染（水、偏磷酸、灰尘等）；刻蚀刻蚀目的目的：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。 原理原理 ： 干法刻蚀（等离子刻蚀）：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发生反应，形成挥发性生成物而被去除。 刻蚀刻蚀 原理

10、原理 ： 湿法刻蚀（背腐蚀）：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：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：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。采用湿法刻蚀的厂家将会越来越多。常见刻蚀不良现象常见刻蚀不良现象

11、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；刻蚀线过宽去去PSGPSG（二次清洗）（二次清洗）目的目的：去除硅片表面的P-Si玻璃层（PSG）,为加镀减反射膜做准备。原理原理 ：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 去去PSG发展方向：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。去去PSGPSG（二次清洗）（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

12、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（镀减反射膜（PECVDPECVD） 目的目的：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。 原理原理 ： PECVD是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。 直接式直接式PECVD间接式间接式PECVD镀减反射膜（镀减反射膜（PECVDPECVD）利用波的干涉利用波的干涉原理来达到减原理来达到减反射效果反射效果镀减反射膜（镀减反射膜（PECVDPECVD）43xyzSiHNHSi N

13、 H镀减反射膜（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（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；印刷和烧结印刷和烧结目的目的：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。 原理原理：银浆，铝浆印刷过的硅片，通过烘干有机溶剂完全挥发，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

14、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：烧结工艺流程： 印刷完硅片 烘干 升温 降温共晶 冷却印刷和烧结印刷和烧结 烧结完电池片外观烧结完电池片外观：单晶硅电池片单晶硅电池片多晶硅电池片多晶硅电池片丝网印刷和烧结发展趋势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和烧结印刷和烧结印刷后太阳电池电池模型图印刷后太阳电池电池模型图常见印刷不良常见印刷不良虚印漏浆常见印刷不良常见印刷不良虚印断线单片测试和

15、分选单片测试和分选 目的目的：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） 重要参数重要参数 光照强度：光照强度：100mw/cm2（即（即1000W/m2） 转换效率，功率，电池片面积（转换效率，功率，电池片面积（125单晶为例单晶为例148.6cm2）的关系：）的关系： 功率功率=光照强度光照强度*面积面积 *转换效率转换效率 短路电流（短路电流（Isc），开路电压（），开路电压（Voc），填充因子（），填充因子（FF），功率的关系：），功率的关系： 功率功率=Isc*Voc*FF 最大工作电流（最大工作电流（Im），最大工作电压（），最大工作电压（Vm），最大功率的关系：），最大功率的关系： 最大功率最大功率=Im*Vm 串联电阻（串联电阻（Rs），并联电阻（），并联电阻（Rsh）；）；单片测试和分选单片测试和分选2inIsc*Voc*FFIsc*Voc*FFEff*100%P*1000W / m电池片面积