太陽能電池工藝過程

1、太陽能電池工藝過程什么是太陽能光伏技術(shù)什么是太陽能光伏技術(shù) 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(zhuǎn)換成電能，它必須借助于能量轉(zhuǎn)換器才能轉(zhuǎn)換成為電能。這種把光能轉(zhuǎn)換成為電能的能量轉(zhuǎn)換器，就是太陽能電池。 我們所生產(chǎn)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(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，它的工作原理的基礎(chǔ)是半導(dǎo)體PN結(jié)的光生伏打效應(yīng)。當(dāng)太陽光或其他光照射半導(dǎo)體的PN結(jié)時，就會在PN結(jié)的兩邊出現(xiàn)電壓（光生電壓），假如從PN結(jié)兩端引出回路，就會產(chǎn)生電流，太陽能電池就可以

2、工作了。太陽能電池在整個光伏產(chǎn)業(yè)鏈中的位置太陽能電池在整個光伏產(chǎn)業(yè)鏈中的位置晶體硅太陽能光伏產(chǎn)業(yè)鏈主要包括：晶體硅太陽能光伏產(chǎn)業(yè)鏈主要包括： 硅提純：如徐州中能，洛陽中硅等（最終產(chǎn)品是多晶原生料）如徐州中能，洛陽中硅等（最終產(chǎn)品是多晶原生料） 拉晶/鑄錠切片：如河北晶龍，錦州陽光等（最終產(chǎn)品是硅片）如河北晶龍，錦州陽光等（最終產(chǎn)品是硅片） 單單/多晶電池：多晶電池：如南京中電，天威英利等（最終產(chǎn)品是電池）如南京中電，天威英利等（最終產(chǎn)品是電池） 組件封裝：如常州天合，蘇州阿特斯等（最終產(chǎn)品是組件）如常州天合，蘇州阿特斯等（最終產(chǎn)品是組件） 系統(tǒng)工程：如寧波太陽能，南京開元等（最終產(chǎn)品是系統(tǒng)工程

3、）如寧波太陽能，南京開元等（最終產(chǎn)品是系統(tǒng)工程）晶體硅太陽能電池生產(chǎn)的工藝流程晶體硅太陽能電池生產(chǎn)的工藝流程Chemical Etching硅片表面化學(xué)腐蝕處理Diffusion擴散Edge etch去邊結(jié)Anti-reflective coating制做減反射膜Printing&sintering制作上下電極及燒結(jié)Cell testing& sorting 電池片測試分篩Solar Cell Manufacturing電池的生產(chǎn)工藝流程電池的生產(chǎn)工藝流程Cleaning process去PSG硅片表面化學(xué)腐蝕處理（一次清洗）硅片表面化學(xué)腐蝕處理（一次清洗） 目的目的：去除硅片表面的雜質(zhì)殘留，

4、制做能夠減少表面太陽光反射的 陷光結(jié)構(gòu)。 原理原理 ： 單晶：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 多晶：多晶：利用硝酸的強氧化性和氫氟酸的絡(luò)合性，對硅進行氧化和絡(luò) 合剝離，導(dǎo)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 絨面微觀圖絨面微觀圖硅片表面化學(xué)腐蝕處理（一次清洗）硅片表面化學(xué)腐蝕處理（一次清洗）100X光學(xué)顯微鏡光學(xué)顯微鏡-單晶單晶 1000

5、X電子掃描鏡電子掃描鏡-單晶單晶100X金相顯微鏡金相顯微鏡-單晶單晶1000X電子掃描鏡電子掃描鏡-多晶多晶5000X電子掃描鏡電子掃描鏡-多晶多晶硅片表面化學(xué)腐蝕處理（一次清洗）硅片表面化學(xué)腐蝕處理（一次清洗） 常見清洗不良品現(xiàn)象常見清洗不良品現(xiàn)象制制PNPN結(jié)（擴散）結(jié)（擴散） 目的：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(jié)。 原理原理 ： POCl3液態(tài)源：液態(tài)源：通過氣體攜帶POCL3分子進入擴散爐管，使之反應(yīng)生成磷沉淀在表層。磷在高溫下滲透入硅片內(nèi)部形成N區(qū)。 4POCL3 + 5O2 = 2P2O5 + 6Cl2 2P2O5 + 5Si =

6、4P + 5SiO2 擴散后硅片截面示意圖擴散后硅片截面示意圖POCl3液態(tài)源擴散原理圖液態(tài)源擴散原理圖 擴散的動態(tài)演示擴散的動態(tài)演示 擴散的變化方向擴散的變化方向 1.1.選擇性發(fā)射極：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）。 2.2.發(fā)射極淺結(jié)：發(fā)射極淺結(jié)：降低表面方塊電阻（方阻60以上），減少死層和體 內(nèi)復(fù)合，提高電池短波相應(yīng)能力。制制PNPN結(jié)（擴散）結(jié)（擴散）去邊結(jié)去邊結(jié) 目的目的：去除硅片邊緣的N型區(qū)域，將硅片內(nèi)部的N層和P層隔離開，以達到 PN結(jié)的結(jié)構(gòu)要求。 原理原理 ： 干法刻蝕（等離子刻蝕）：干法刻蝕（等離子刻蝕）：等離子刻

7、蝕是采用高頻輝光放電反應(yīng)， 使反應(yīng)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(yīng)，形成揮發(fā)性生成物而被去除。 去邊結(jié)去邊結(jié) 原理原理 ： 濕法刻蝕（背腐蝕）：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：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：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(zhuǎn)換效率較高，因此以

8、后由于濕法刻蝕的優(yōu)勢比較明顯，相對轉(zhuǎn)換效率較高，因此以后 采用濕法刻蝕的廠家將會越來越多。采用濕法刻蝕的廠家將會越來越多。去去PSGPSG（二次清洗）（二次清洗） 目的目的：去除硅片表面的P-Si玻璃層（PSG）,為加鍍減反射膜做準備。 原理原理 ：利用HF和硅片表面的P-Si玻璃層反應(yīng)，并使之絡(luò)合剝離，以 達到清洗的目的。 HF + SiO2 H2SiF6 + H2O 去去PSG發(fā)展方向：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(yīng)該會相對來講，二次清洗是比較簡單的工藝，之后的發(fā)展應(yīng)該會 如同如同RENA的設(shè)備一樣，集成濕法刻蝕設(shè)備，從而縮減流程。的設(shè)備一樣，集成濕法刻蝕設(shè)備

9、，從而縮減流程。鍍減反射膜（鍍減反射膜（PECVDPECVD） 目的目的：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(xué)活性很強，很容易發(fā) 生反應(yīng)，在基片上沉積出所期望的薄膜。 直接式直接式PECVD間接式間接式PECVD鍍減反射膜（鍍減反射膜（PECVDPECVD） 板式板式PECVD相關(guān)介紹相關(guān)介紹 此系統(tǒng)有三個腔體，分別是進料腔，反應(yīng)腔（包括預(yù)熱、沉積和冷卻三部分）和出料腔。各腔體直接有閘門閥隔開。鍍減反射膜（鍍減反射膜（PECVDPECVD） PECVD動

10、態(tài)演示動態(tài)演示印刷和燒結(jié)印刷和燒結(jié) 目的目的：在電池上下表面各印上電極圖形，經(jīng)燒結(jié)與硅片形成歐姆接 觸。 原理原理：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(dāng)硅片投入燒結(jié)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(jié)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(nèi)雜質(zhì)成份 相互合適，這就獲得了歐姆接觸。 印刷工藝流程：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(jié)工藝流程：燒結(jié)工藝流程： 印刷完硅片 烘干 升溫 降溫共晶 冷卻單片測試和分選單片測試和分選 目的目的：通過模擬太陽光太陽能電池進行參數(shù)測試和分析，將電池片 按照一定的要求進行分類。 原理原理：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(guān)參數(shù)的測定和計算，來表達電池的電性能情況。（具體內(nèi) 容非常復(fù)雜，這里不再贅述） 重要參數(shù)重要參數(shù) 光照強度：光照強度：100mw/cm2 轉(zhuǎn)換效率，功率，電池片面積（轉(zhuǎn)換效率，功率，電池片面積（125單晶為例單晶為例148.6cm2）的關(guān)系：）的關(guān)系： 功率功率