多晶硅太陽能電池生產(chǎn)工藝

1、太陽能電池光電轉(zhuǎn)換原理主要是利用太陽光射入太陽能電池后產(chǎn)生電子電洞對(duì)，利用P-N接面的電場(chǎng)將電子電洞對(duì)分離,利用上下電極將這些電子電洞引出，從而產(chǎn)生電流。整個(gè)生產(chǎn)流程以多晶硅切片為原料，制成多晶硅太陽能電池芯片。處理工藝主要有多晶硅切片清洗、磷擴(kuò)散、氧化層去除、抗反射膜沉積、電極網(wǎng)印、燒結(jié)、鐳射切割、測(cè)試分類包裝等。生產(chǎn)工藝主要分為以下過程： 表面處理（多晶硅片清洗、制絨）與單晶硅絨面制備采用堿液和異丙醇腐蝕工藝不同，多晶硅絨面制備采用氫氟酸和硝酸配成的腐蝕液對(duì)多晶硅體表面進(jìn)行腐蝕。一定濃度的強(qiáng)酸液對(duì)硅表面進(jìn)行晶體的各相異性腐蝕，使得硅表面成為無數(shù)個(gè)小“金字塔”組成的凹凸表面，也就是所謂的“絨

2、面”，以增加了光的反射吸收，提高電池的短路電流和轉(zhuǎn)換效率。從電鏡的檢測(cè)結(jié)果看，小“金字塔”的底邊平均約為10um。主要反應(yīng)式為： 這個(gè)過程在硅片表面形成一層均勻的反射層（制絨），作為制備P-N結(jié)襯底。處理后對(duì)硅片進(jìn)行堿洗、酸洗、純水洗，此過程在封閉的酸蝕刻機(jī)中進(jìn)行。堿洗是為了清洗掉硅片未完全反應(yīng)的表面腐蝕層，因?yàn)榛焖嶂蠬F比例不能太高，否則腐蝕速度會(huì)比較慢，其反應(yīng)式為：。之后再經(jīng)過酸洗中和表面的堿液，使表面的雜質(zhì)清理干凈，形成純凈的絨面多晶硅片。酸蝕刻機(jī)內(nèi)設(shè)置了一定數(shù)量的清洗槽，各股廢液及廢水均能單獨(dú)收集。此過程中的廢酸液（L1，主要成分為廢硝酸、氫氟酸和H2SiF6）、廢堿液（L2，主要成分

3、為廢KOH、K2SiO3）、廢酸液（L3，主要成分為廢氫氟酸以及鹽酸）均能單獨(dú)收集，酸堿洗后均由少量純水洗滌，純水預(yù)洗廢液（S1、S2、S3）和兩級(jí)純水漂洗廢水（W1），收集后排入廠區(qū)污水預(yù)處理設(shè)施，處理達(dá)標(biāo)后通過專管接入清流縣市政污水管網(wǎng)。此過程中使用的硝酸、氫氟酸均有一定的揮發(fā)性，產(chǎn)生的酸性廢氣（G1-1、G1-2），經(jīng)設(shè)備出氣口進(jìn)管道收集系統(tǒng)，經(jīng)廠房頂?shù)膲A水噴淋系統(tǒng)處理達(dá)標(biāo)后排放。G1-2與后序PECVD工序產(chǎn)生的G5（硅烴、氨氣）合并收集后經(jīng)過兩級(jí)水吸收處理后經(jīng)排氣筒排放。 磷擴(kuò)散此過程是使氣體沉積在硅片表面，再利用高溫制造出晶硅片P-N接面所需的N層。將硅片放入擴(kuò)散爐管，通以氮?dú)?、?/p>

4、氣和POCl3氣體，高溫（電加熱）下分解，在硅片表面形成較穩(wěn)定的P-N結(jié)。磷擴(kuò)散中通氮?dú)獾哪康模菏谷妊趿子行?dǎo)入至硅芯片上，以減少三氯氧磷之消耗。其擴(kuò)散原理可用下式表示： 反應(yīng)過程中Si和O2足量與POCl3反應(yīng)生成P后附著于芯片上，過程中反應(yīng)溫度為800900。磷原子通過擴(kuò)散進(jìn)入硅片。反應(yīng)過程中Si和O2均過量，POCl3完全反應(yīng)，反應(yīng)過程中有廢氣Cl2（G2）以及P2O5煙氣產(chǎn)生，由專管收集，與表面處理工序產(chǎn)生的G1-1、G1-2一起經(jīng)廠房頂?shù)膲A水噴淋系統(tǒng)處理達(dá)標(biāo)后排放。 等離子刻蝕（邊緣刻蝕）在擴(kuò)散時(shí)，硅片的正面和周邊都形成了P-N結(jié)，為了減少漏電流、提高效率，要把硅片周邊的p-n 結(jié)

5、刻蝕掉，四氟化碳為惰性氣體，在高頻電場(chǎng)的作用下與硅反應(yīng)形成四氟化硅，這樣就把周邊的P-N結(jié)刻蝕掉?？涛g在專門刻蝕機(jī)內(nèi)進(jìn)行，將硅片邊角刻蝕，以便電路板的連通，刻蝕后的CF4、SiF4 （G3）廢氣抽出排放。 工藝過程裝 片抽真空送反應(yīng)氣起 輝卸片檢測(cè)充 氣技術(shù)規(guī)格四面邊緣均勻刻透，邊緣PN類型檢測(cè)為P型。去磷硅玻璃在擴(kuò)散時(shí)，硅片的正面形成一層很薄的磷硅玻璃層，為使電池表面顏色均勻一致，正反電極與電池形成良好的歐姆接觸，利用49的氫氟酸和稀HCl混合在室溫下把磷硅玻璃腐蝕掉，反應(yīng)式為：SiO2+6HFH2SiF6 +2H2O。氫氟酸的作用是溶解二氧化硅。此過程有酸性廢氣（G4）、漂洗廢水（W2）、

6、廢酸液（L4：主要成分為廢氫氟酸、HCl）、純水預(yù)洗廢水（S4）產(chǎn)生，廢氣中主要污染物為氟化物和HCl氣體，酸性廢水主要含氟化物。說明：純水廢液(S4)和漂洗廢水(W2) 收集后排入廠污水預(yù)處理設(shè)施，處理達(dá)標(biāo)后通過專管接入清流縣市政污水管網(wǎng)。 PECVD鍍膜此過程采用PEVCD鍍膜方式，利用高頻電源輝光放電使氣體電離，促進(jìn)反應(yīng)活性基團(tuán)的生成，從而降低沉積溫度，PECVD在200500范圍內(nèi)可以成氮化硅薄膜。氮化硅膜不僅僅有優(yōu)良的光學(xué)性能如折射率接近太陽電池所需的最佳折射率，且有良好的絕緣性、致密性、穩(wěn)定性和對(duì)雜質(zhì)離子的掩蔽能力。沉積的氮化硅膜中含有大量的氫，能起到鈍化作用。尾氣（G5) 中的硅

7、烷和空氣接觸后發(fā)生如下反應(yīng)：SiH4+O2（空氣）SiO2+H2O，以SiO2粉塵的形式排放。另外，尾氣中少量未反應(yīng)的氨氣經(jīng)過兩級(jí)水吸收處理后經(jīng)排氣筒排放。 工藝過程裝 片進(jìn) 舟抽真空SiN 薄膜沉積起輝放電退 舟通 氣技術(shù)規(guī)格A、膜厚：80nm（對(duì)拋光片來說厚度100nm），折射率2.05；B、成膜均勻性：批內(nèi)5%，批間5%；C、表觀：深藍(lán)色，色調(diào)均一性好。電極網(wǎng)印、燒結(jié)電池背面二次印刷，正面一次印刷，共三次印刷；背面烘烤二次，正面烘干燒結(jié)一次，共三次。鋁背場(chǎng)（指芯片的背面部分，主要功能為后續(xù)工藝流程的接觸電極使用）是為了提高電子壽命，提高效率，利用鋁和硅形成失配位錯(cuò)，把硅片體內(nèi)的缺陷吸收到鋁背場(chǎng)上來。正反面的柵線收集電子和空穴，形成負(fù)載電流。使用微電子檢測(cè)設(shè)備（AOI）自動(dòng)確認(rèn)方式，確保網(wǎng)印結(jié)果正確。燒結(jié)使芯片上的膠干燥，膠與芯片結(jié)合。本工序中在印刷和烘干過程中會(huì)有少量的有機(jī)氣體產(chǎn)生（G6 )。有機(jī)廢氣經(jīng)活性碳吸附后排氣筒排放。 工藝過程上 料印刷背電極烘 干印刷背場(chǎng)印刷正面柵極自動(dòng)轉(zhuǎn)面烘 干下 料技術(shù)規(guī)格A、背電極：Ag/Al漿料，0.05g；B、背場(chǎng)：Al漿料，1.6g；C、正柵線：Ag漿料，0.16g；寬度：次柵線6080um；主柵線 1.5mm；D、金屬電極遮光面積：6-7%；鐳射切割