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，利用P-N接面的電場將電子電洞對分離,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多晶硅體表面進(jìn)行腐蝕。一定濃度的強酸液對硅表面進(jìn)行晶體的各相異性腐蝕，使得硅表面成為無數(shù)個小“金字塔”組成的凹凸表面，也就是所謂的“絨面

2、”，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。從電鏡的檢測結(jié)果看，小“金字塔”的底邊平均約為10um。主要反應(yīng)式為：木3Si+4HNO氫氟酸>4NOT+3SiO+2HO322SiO+6HFTHSiF+2HO2262這個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。處理后對硅片進(jìn)行堿洗、酸洗、純水洗，此過程在封閉的酸蝕刻機中進(jìn)行。堿洗是為了清洗掉硅片未完全反應(yīng)的表面腐蝕層，因為混酸中HF比例不能太高，否則腐蝕速度會比較慢，其反應(yīng)式為：SiO+2K0HtKSiO+H0。之后再經(jīng)過酸洗中和表面的堿液，使表面的雜質(zhì)清2232理干凈，形成純凈的絨面多晶硅片。酸蝕刻機內(nèi)

3、設(shè)置了一定數(shù)量的清洗槽，各股廢液及廢水均能單獨收集。此過程中的廢酸液（L,主要成分為廢硝酸、氫氟酸和H2SiF6）、廢堿液（L2,主要成分為廢KOH、K2SiO3）、廢酸液（l3，主要成分為廢氫氟酸以及鹽酸）均能單獨收集，酸堿洗后均由少量純水洗滌，純水預(yù)洗廢液（S、S2、S3）和兩級純水漂洗廢水（W）,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（3“、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)過兩級水吸收處理

4、后經(jīng)排氣筒排放。多晶硅太陽能電池生產(chǎn)工藝磷擴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。將硅片放入擴散爐管，通以氮氣、氧氣和POCI3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)。磷擴散中通氮氣的目的：使三氯氧磷有效導(dǎo)入至硅芯片上，以減少三氯氧磷之消耗。其擴散原理可用下式表示：4POC1+30t2PO+6ClT2PO+5SiT5SiO+4PJ32252252反應(yīng)過程中Si和O2足量與POCI3反應(yīng)生成P后附著于芯片上，過程中反應(yīng)溫度為800°C900°C。磷原子通過擴散進(jìn)入硅片。反應(yīng)過程中Si和02均過量，POCI3完全反應(yīng)，反

5、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G"、G1-2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）在擴散時，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)刻蝕掉，四氟化碳為惰性氣體，在高頻電場的作用下與硅反應(yīng)形成四氟化硅，這樣就把周邊的P-N結(jié)刻蝕掉。刻蝕在專門刻蝕機內(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。工藝過程技術(shù)規(guī)格四面邊緣均勻刻透，邊緣PN類型檢測為P型。去磷硅玻璃在擴散時，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

6、，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HCI混合在室溫下把磷硅玻璃腐蝕掉，反應(yīng)式為：SiO2+6HF-H2SiF6+20。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）、廢酸液（L4：主要成分為廢氫氟酸、HCI）、純水預(yù)洗廢水（S4）產(chǎn)生，廢氣中主要污染物為氟化物和HCI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)活性基團的生成，從而降低沉積溫度，PECVD在200°

7、C500°C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）中的硅烷和空氣接觸后發(fā)生如下反應(yīng)：SiH4+O2（空氣）一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)過兩級水吸收處理后經(jīng)排氣筒排放。工藝過程A、膜厚：80nm（對拋光片來說厚度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

8、二次，正面烘干燒結(jié)一次，共三次。鋁背場（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，把硅片體內(nèi)的缺陷吸收到鋁背場上來正反面的柵線收集電子和空穴，形成負(fù)載電流。使用微電子檢測設(shè)備（AOI）自動確認(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有少量的有機氣體產(chǎn)生（g6）。有機廢氣經(jīng)活性碳吸附后排氣筒排放。工藝過程4/4多晶硅太陽能電池生產(chǎn)工藝技術(shù)規(guī)格A、背電極:Ag/AI漿料，0.05g；B、背場: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%；鐳射切割使用laser切割芯片邊緣。目的為使硅芯片正面與背面電極隔離開以避免導(dǎo)通而造成短路。測試、分類、包裝電池片在太陽能