太陽電池工藝培訓資料.ppt

太陽電池工藝培訓資料,什么是太陽能光伏技術A,太陽是能量的天然來源。地球上每一個活著的生物之所以具有發(fā)揮作用的能力,甚至于是它的生存，都是由于直接或間接來自于太陽的能量。 太陽能是一種輻射能，太陽能發(fā)電就意味著-要將太陽光直接轉換成電能，它必須借助于能量轉換器才能轉換成為電能。這種把光能轉換成為電能的能量轉換器，就是太陽能電池。 我們所生產的太陽能電池只要受到陽光或燈光的照射，就能夠把光能轉變?yōu)殡娔?，它的工作原理的基礎是半導體PN結的光生伏打效應。當太陽光或其他光照射半導體的PN結時，就會在PN結的兩邊出現電壓（光生電壓），假如從PN結兩端引出回路，就會產生電流，太陽能電池就可以工作了。,整個光伏產業(yè)鏈,晶體硅太陽能光伏產業(yè)鏈主要包括： 硅提純：最終產品是多晶原生料； 拉晶/鑄錠切片：最終產品是硅片； 單/多晶電池：最終產品是電池； 組件封裝：最終產品是組件； 系統(tǒng)工程：最終產品是系統(tǒng)工程；,整個光伏產業(yè)鏈,晶體硅太陽能電池生產的工藝流程,Chemical Etching 硅片表面化學腐蝕處理（一次清洗）,Diffusion 擴散,Edge etch 去邊結,Anti-reflective coating 制做減反射膜,Printing& sintering 制作上下電極及燒結,Cell testing& sorting 電池片測試分選,太陽電池的生產工藝流程,Cleaning process 去PSG,硅片表面化學腐蝕處理（一次清洗）,目的：去除硅片表面的損傷層，制做能夠減少表面太陽光反射的 陷光結構。 原理 ： 單晶：利用堿溶液對單晶硅各個晶面腐蝕速率的不同,在硅片表面形 成類似“金字塔”狀的絨面。 Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2 常用堿的濃度為0.53%，根據實際制絨效果進行調整； 硅酸鈉被加入到溶液中起緩沖作用； 異丙醇被加入到溶液中起消泡劑的作用； 制絨溶液溫度：8090度（根據實際制絨效果進行調整）； 制絨時間：1040分鐘（根據不同溶液配比進行調整）；,硅片表面化學腐蝕處理（一次清洗）,多晶：利用硝酸的強氧化性和氫氟酸的絡合性，對硅進行氧化和絡 合剝離，導致硅表面發(fā)生各向同性非均勻性腐蝕，從而形成類 似“凹陷坑”狀的絨面。 Si + HNO3 SiO2 + NOx + H2O SiO2 + 6HF H2SiF6 + 2H2O 主要腐蝕酸：硝酸+氫氟酸； 常用緩和劑：去離子水、醋酸、磷酸、硫酸等； 溶液溫度：030度（根據不同溶液配比進行調整）； 制絨時間：010分鐘；,絨面微觀圖,硅片表面化學腐蝕處理（一次清洗）,100X光學顯微鏡-單晶,1000X電子掃描鏡-單晶,100X金相顯微鏡-單晶,1000X電子掃描鏡-多晶,5000X電子掃描鏡-多晶,1000X電子掃描鏡-多晶,硅片表面化學腐蝕處理（一次清洗）,制絨前后硅片表面對光的反射率比較,硅片表面化學腐蝕處理（一次清洗）,硅片腐蝕量與電池片參數的關系（多晶）,硅片表面化學腐蝕處理（一次清洗）,常見清洗不良品現象,“雨點”&白斑 改善方案： 增加異丙醇的量可以去除“雨點”現象；,白斑-絨面發(fā)白 改善方案： 增加溶液濃度、提高溫度、延長腐蝕時間等可以改善“白斑”現象，但會增加硅片的腐蝕量；仍需不斷總結經驗；,硅片表面化學腐蝕處理（一次清洗）,常見清洗不良品現象,手指印 禁止不帶一次性手套或者乳膠手套而直接用手接觸硅片表面；,“水紋” 改善方案： 從溶液中取片時向硅片表面不斷的噴水，保持硅片表面濕潤可以改善此種現象；另外，排掉部分溶液，補充新溶液或者重新配制溶液也可以改善此種現象；,硅片表面化學腐蝕處理（一次清洗）,常見清洗不良品現象,表面油污、表面劃痕、制絨后規(guī)則性出現“區(qū)域線”等異?，F象歸結為硅片問題，我們也要在工作中不斷總結經驗，如何解決這些問題。,制PN結（擴散）,目的：在P型硅表面上滲透入很薄的一層磷，使前表面變成N型，使 之成為一個PN結。 原理 ： POCl3液態(tài)源：通過氣體攜帶POCL3分子進入擴散爐管，使之反應生 成磷沉淀在表層。磷在高溫下滲透入硅片內部形成N區(qū)。 4POCL3 + 5O2 = 2P2O5 + 6Cl2 2P2O5 + 5Si = 4P + 5SiO2,擴散后硅片截面示意圖,POCl3液態(tài)源擴散原理圖,制PN結（擴散）,擴散的原理,擴散的變化方向 1.選擇性發(fā)射極：在柵線覆蓋區(qū)域進行重摻（方阻20左右），未覆 蓋區(qū)域進行輕摻（方阻80左右）。 2.發(fā)射極淺結：降低表面方塊電阻（方阻60以上），減少死層和體 內復合，提高電池短波相應能力。 3.鏈式擴散：在硅片表面噴涂或印刷磷酸（磷漿），然后利用鏈式 擴散爐進行擴散，特點產能大。,制PN結（擴散）,制PN結（擴散）,單面擴散示意圖,制PN結（擴散）常見擴散不良現象,表面有點狀或者塊狀斑跡，產生該現象的原因是硅片在擴散前表面被污染（水、偏磷酸、灰塵等）；,刻蝕,目的：去除硅片邊緣的N型區(qū)域，將硅片內部的N層和P層隔離 開，以達到 PN結的結構要求。 原理 ： 干法刻蝕（等離子刻蝕）：等離子刻蝕是采用高頻輝光放電反應， 使反應氣體激活成活性粒子，這些活性粒子與需要被刻蝕區(qū)域 的Si/SiO2發(fā)生反應，形成揮發(fā)性生成物而被去除。,刻蝕,原理 ： 濕法刻蝕（背腐蝕）：利用HF-HNO3溶液，對硅片背表面和邊緣進 行高速腐蝕，以達到去掉邊緣層和消除背面絨面的作用。 Si + HNO3 SiO2 + NOx + H2O SiO2 + 6HF H2SiF6 + 2H2O 激光去邊：利用激光束的高能量使硅熔化，在硅片背表面劃槽， 用來隔斷N層和P層，以達到分離的目的。 去邊的發(fā)展方向： 由于濕法刻蝕的優(yōu)勢比較明顯，相對轉換效率較高，因此以后 采用濕法刻蝕的廠家將會越來越多。,常見刻蝕不良現象,改善方案： 夾緊環(huán)氧板或者在不影響刻蝕效果的情況下調整氣體流量、功率和刻蝕時間；,刻蝕線過寬,去PSG（二次清洗）,目的：去除硅片表面的P-Si玻璃層（PSG）,為加鍍減反射膜做準備。 原理 ：利用HF和硅片表面的P-Si玻璃層反應，并使之絡合剝離，以 達到清洗的目的。 HF + SiO2 H2SiF6 + H2O 去PSG發(fā)展方向： 相對來講，二次清洗是比較簡單的工藝，之后的發(fā)展應該會 如同RENA的設備一樣，集成濕法刻蝕設備，從而縮減流程。,去PSG（二次清洗）,二次清洗不良片”水紋片“,水紋片 改善方案： 1、減少硅片暴露在空氣中的時間； 、在甩干之前將緊貼在一起的硅片人為分開； 3、增加硅片之間的間隙，防止硅片緊貼在一起，等等,鍍減反射膜（PECVD）,目的：在硅片前表面均勻的鍍上一層高效的減反射膜，并對mc-Si進 行體鈍化。 原理 ： PECVD是借助微波或射頻等使含有薄膜組成原子的氣體電 離，在局部形成等離子體，而等離子化學活性很強，很容易發(fā) 生反應，在基片上沉積出所期望的薄膜。,直接式PECVD,間接式PECVD,鍍減反射膜（PECVD）,利用波的干涉原理來達到減反射效果,鍍減反射膜（PECVD）,鍍減反射膜（PECVD）,常見不良片,絨面色差/色斑： 因為絨面不良而造成PECVD處鍍膜不良，需從制絨工序進行改善；,鍍減反射膜（PECVD）,表面劃傷： 硅片鍍膜后，避免硅片與石英吸筆之間、硅片與硅片之間產生相互摩擦；,印刷和燒結,目的：在電池上下表面各印上電極圖形，經燒結與硅片形成歐姆接 觸。 原理：銀漿，鋁漿印刷過的硅片，通過烘干有機溶劑完全揮發(fā)，膜 層收縮成為固狀物緊密粘附在硅片上，可視為金屬電極材料層和硅片接觸在一起。當硅片投入燒結爐共燒時，金屬材料融入 到硅里面，之后又幾乎同時冷卻形成再結晶層，也就是在金屬 和晶體接觸界面上生長出一層外延層，如果外延層內雜質成份 相互合適，這就獲得了歐姆接觸。 印刷工藝流程： 印刷背電極 烘干 印刷背電場 烘干 印刷正面柵線 燒結工藝流程： 印刷完硅片 烘干 升溫 降溫共晶 冷卻,印刷和燒結,燒結完電池片外觀：,單晶硅電池片,多晶硅電池片,絲網印刷和燒結發(fā)展趨勢 1.柵線高精化，利用高精密網版把細柵線做到100u以下。 2.燒結爐的發(fā)展追求RTP（快速熱處理）,印刷和燒結,印刷和燒結,印刷后太陽電池電池模型圖,常見印刷不良,虛印,漏漿,常見印刷不良,虛印斷線,單片測試和分選,目的：通過模擬太陽光太陽能電池進行參數測試和分析，將電池片 按照一定的要求進行分類。 原理：利用太陽能電池的光譜特性，溫度特性，輸出特性等，通過 相關參數的測定和計算，來表達電池的電性能情況。（具體內 容非常復雜，這里不再贅述） 重要參數 光照強度：100mw