晶體硅太陽能電池生產(chǎn)工藝資料

1、、硅片檢測硅片是太陽能電池片的載體，硅片質(zhì)量的好壞直接決定了太陽能電池片轉換效率的高低，因此需要對來料硅片進行檢測。該工序主要用來對硅片的一些技術參數(shù)進行在線測量，這些參數(shù)主要包括硅片表面不平整度、少子壽命（10us）、電阻率、P/N型和微裂紋等。該組設備分自動上下料、硅片傳輸、系統(tǒng)整合部分和四個檢測模塊。其中，光伏硅片檢測儀對硅片表面不平整度進行檢測，同時檢測硅片的尺寸和對角線等外觀參數(shù)；微裂紋檢測模塊用來檢 測硅片的內(nèi)部微裂紋； 另外還有兩個檢測模組， 其中一個在線測試模組主要測試硅片體電阻 率和硅片類型，另一個模塊用于檢測硅片的少子壽命。在進行少子壽命和電阻率檢測之前， 需要先對硅片的對

2、角線、 微裂紋進行檢測，并自動剔除破損硅片。 硅片檢測設備能夠自動裝 片和卸片，并且能夠?qū)⒉缓细衿贩诺焦潭ㄎ恢?，從而提高檢測精度和效率。、表面制絨 單晶硅絨面的制備是利用硅的各向異性腐蝕， 在每平方厘米硅表面形成幾百萬個四面方錐體也即金字塔結構。 由于入射光在表面的多次反射和折射， 增加了光的吸收， 提高了電池的短路電流和轉換效率。 硅的各向異性腐蝕液通常用熱的堿性溶液， 可用的堿有氫氧化鈉， 氫氧化鉀、氫氧化鋰和乙二胺等。大多使用廉價的濃度約為1%的氫氧化鈉稀溶液來制備絨面硅，腐蝕溫度為 70- 85。為了獲得均勻的絨面，還應在溶液中酌量添加醇類如乙醇和異丙醇等作為絡合劑，以加快硅的腐蝕。

3、制備絨面前， 硅片須先進行初步表面腐蝕， 用堿性或酸性腐 蝕液蝕去約2025 dmi在腐蝕絨面后，進行一般的化學清洗。經(jīng)過表面準備的硅片都不宜 在水中久存，以防沾污，應盡快擴散制結。三、擴散制結太陽能電池需要一個大面積的PN結以實現(xiàn)光能到電能的轉換，而擴散爐即為制造太陽能電池PN結的專用設備。管式擴散爐主要由石英舟的上下載部分、廢氣室、爐體部分和氣柜部 分等四大部分組成。 擴散一般用三氯氧磷液態(tài)源作為擴散源。 把 P 型硅片放在管式擴散爐的石英容器內(nèi)， 在 850-900 攝氏度高溫下使用氮氣將三氯氧磷帶入石英容器， 通過三氯氧磷和硅片進行反應，得到磷原子。 經(jīng)過一定時間，磷原子從四周進入硅片

4、的表面層， 并且通過硅原子之間的空隙向硅片內(nèi)部滲透擴散， 形成了 N 型半導體和P 型半導體的交界面， 也就是PN結。這種方法制出的PN結均勻性好，方塊電阻的不均勻性小于百分之十，少子壽命可大于10mso制造PN結是太陽電池生產(chǎn)最基本也是最關鍵的工序。因為正是PN結的形成，才使電子和空穴在流動后不再回到原處，這樣就形成了電流，用導線將電流引出，就是直流電。四、去磷硅玻璃該工藝用于太陽能電池片生產(chǎn)制造過程中， 通過化學腐蝕法也即把硅片放在氫氟酸溶液中浸泡， 使其產(chǎn)生化學反應生成可溶性的絡和物六氟硅酸， 以去除擴散制結后在硅片表面形成的一層磷硅玻璃。在擴散過程中，POCL* O2反應生成P2O5淀

5、積在硅片表面。P2O5與Si反應又生成 SiO2 和磷原子， 這樣就在硅片表面形成一層含有磷元素的 SiO2， 稱之為磷硅玻璃。去磷硅玻璃的設備一般由本體、 清洗槽、 伺服驅(qū)動系統(tǒng)、 機械臂、 電氣控制系統(tǒng)和自動配酸系統(tǒng)等部分組成，主要動力源有氫氟酸、氮氣、壓縮空氣、純水，熱排風和廢水。氫氟酸能夠溶解二氧化硅是因為氫氟酸與二氧化硅反應生成易揮發(fā)的四氟化硅氣體。若氫氟酸過量，反應生成的四氟化硅會進一步與氫氟酸反應生成可溶性的絡和物六氟硅酸。五、等離子刻蝕由于在擴散過程中， 即使采用背靠背擴散， 硅片的所有表面包括邊緣都將不可避免地擴散上磷。PN結的正面所收集到的光生電子會沿著邊緣擴散有磷的區(qū)域流

6、到PN結的背面，而造成短路。因此，必須對太陽能電池周邊的摻雜硅進行刻蝕，以去除電池邊緣的PN結。通常采用等離子刻蝕技術完成這一工藝。 等離子刻蝕是在低壓狀態(tài)下， 反應氣體 CF4 的母體分子在 射頻功率的激發(fā)下， 產(chǎn)生電離并形成等離子體。 等離子體是由帶電的電子和離子組成， 反應 腔體中的氣體在電子的撞擊下，除了轉變成離子外，還能吸收能量并形成大量的活性基團。 活性反應基團由于擴散或者在電場作用下到達SiO2 表面，在那里與被刻蝕材料表面發(fā)生化學反應， 并形成揮發(fā)性的反應生成物脫離被刻蝕物質(zhì)表面， 被真空系統(tǒng)抽出腔體。六、鍍減反射膜拋光硅表面的反射率為35%,為了減少表面反射, 提高電池的轉換

7、效率, 需要沉積一層氮化硅減反射膜?，F(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)中常采用PECVD備制備減反射膜。PECVEW等離子增強型化學氣相沉積。 它的技術原理是利用低溫等離子體作能量源， 樣品置于低氣壓下輝光放電的陰極上，利用輝光放電使樣品升溫到預定的溫度，然后通入適量的反應氣體SiH4和NH3氣體經(jīng)一系列化學反應和等離子體反應， 在樣品表面形成固態(tài)薄膜即氮化硅薄膜。 一般情況下， 使用 這種等離子增強型化學氣相沉積的方法沉積的薄膜厚度在70nm左右。這樣厚度的薄膜具有光學的功能性。 利用薄膜干涉原理， 可以使光的反射大為減少， 電池的短路電流和輸出就有 很大增加，效率也有相當?shù)奶岣?。七、絲網(wǎng)印刷太陽電池經(jīng)過制絨、擴

8、散及PECV旁工序后，已經(jīng)制成PN結，可以在光照下產(chǎn)生電流，為了將產(chǎn)生的電流導出，需要在電池表面上制作正、 負兩個電極。制造電極的方法很多， 而絲 網(wǎng)印刷是目前制作太陽電池電極最普遍的一種生產(chǎn)工藝。 絲網(wǎng)印刷是采用壓印的方式將預定 的圖形印刷在基板上， 該設備由電池背面銀鋁漿印刷、 電池背面鋁漿印刷和電池正面銀漿印 刷三部分組成。 其工作原理為： 利用絲網(wǎng)圖形部分網(wǎng)孔透過漿料， 用刮刀在絲網(wǎng)的漿料部位 施加一定壓力， 同時朝絲網(wǎng)另一端移動。 油墨在移動中被刮刀從圖形部分的網(wǎng)孔中擠壓到基 片上。 由于漿料的粘性作用使印跡固著在一定范圍內(nèi)， 印刷中刮板始終與絲網(wǎng)印版和基片呈 線性接觸，接觸線隨刮刀

9、移動而移動，從而完成印刷行程。八、快速燒結經(jīng)過絲網(wǎng)印刷后的硅片，不能直接使用，需經(jīng)燒結爐快速燒結，將有機樹脂粘合劑燃燒掉，剩下幾乎純粹的、 由于玻璃質(zhì)作用而密合在硅片上的銀電極。 當銀電極和晶體硅在溫度達到共晶溫度時， 晶體硅原子以一定的比例融入到熔融的銀電極材料中去， 從而形成上下電極的歐姆接觸， 提高電池片的開路電壓和填充因子兩個關鍵參數(shù)， 使其具有電阻特性， 以提高電池片的轉換效率。燒結爐分為預燒結、燒結、 降溫冷卻三個階段。 預燒結階段目的是使?jié){料中的高分子粘合劑分解、 燃燒掉， 此階段溫度慢慢上升； 燒結階段中燒結體內(nèi)完成各種物理化學反應， 形成電阻膜結構， 使其真正具有電阻特性，

10、該階段溫度達到峰值； 降溫冷卻階段， 玻璃冷卻硬化并凝固，使電阻膜結構固定地粘附于基片上。九、外圍設備在電池片生產(chǎn)過程中，還需要供電、動力、給水、排水、暖通、真空、特汽等外圍設施。消防和環(huán)保設備對于保證安全和持續(xù)發(fā)展也顯得尤為重要。一條年產(chǎn)50M屣力的太陽能電池片生產(chǎn)線，僅工藝和動力設備用電功率就在1800KW左右。工藝純水的用量在每小時15噸左右，水質(zhì)要求達到中國電子級水GB/T11446.1-1997中EW-1級技術標準。工藝冷卻水用量也在每小時 15 噸左右，水質(zhì)中微粒粒徑不宜大于10 微米，供水溫度宜在 15- 20。真空排氣量在300M3/H左右。同時，還需要大約氮氣儲罐 20立方米

11、，氧氣儲罐10立方米?？紤]到特 殊氣體如硅烷的安全因素，還需要單獨設置一個特氣間， 以絕對保證生產(chǎn)安全。另外， 硅烷 燃燒塔、污水處理站等也是電池片生產(chǎn)的必備設施。 -生產(chǎn)工藝一清洗和表面腐蝕表面腐蝕的日機MU岫硅片表附 卜2 011m廊切割觸仁飾泡制備做岫除.表面岫的方法：總件和做性悔曲L被性腐曲常用的帆蝴為加熱到8 09 0c的2 0%3 0%的NaOH或K OH常溫由于做液腐油的不向用t多曲同尚蝕小獻用做性溶液腐M因為 如果扁ttt度過快或?qū)袤@時間過k4M界處會形成自階.為以后電極的制備帶來 Ml軸MM艇陽觸慟/2 船寓M利川各向卜帆的用愿乙網(wǎng)和榻鼾K混音常淑慍片表面必尚帆 魴假的M決利

12、郵圳做性滯濃醐會入臺獻I問息但梭闌RtttftH快 血&F控制.H這種粉液的廢液也總以處電物料及耗材：附蝕擊20%30%的NaOH生產(chǎn)工藝一制絨低觸翻機瓶棚央的3r的v例反射常依氐 贓郴漉也 獻原物料及：化學腐相加20%30%的NaOH.機械刎t：國內(nèi)運用的廠家不清也制緘的目也,為的激地雕硅表醐發(fā)機除了沉幽反層他表:他 觸吃個可制 龍理想的表內(nèi)聞構（城而）為倒金字塔物制績的旅；機械嫄法和化學腐蝕法L機械刻傅利用V小刀在此表面厚擦以形成規(guī)則的V踹，從而形瞄則的，就事用單刀抓胤用熱能得到優(yōu)質(zhì)的表血織機但是觥速度太此采用多川河時抓植 又容。破壞硅片.2化學隔饞法可以在群表面形成不規(guī)則的倒金字塔形象梯

13、但是由于多仙硅的井向?qū)?件,邛得化學腐蝕力俳以應用到多曲什棘成醐構的制缸反應離子和蛾術 也可以作為形勰構的方法.它首先在群表而沉積一層端層.然后用光刻技術在 像卷層上印出機構根科接fi就用反應H子刷蝕方法制備出表面縱構.用這種方法 可以在硅表面制備出姍:狀啷狀健，麻而發(fā)辨胞可以降低到Q. 4%. 而且不論是單晶族還是多晶任都適用I R是這種方法費用較正表面級面化由于助航理（10。）口 片，可利用復氧化的溶液對單 品桂片進行各向相岫的物 點來制備微面.當各向并性因 子10時（所謂各向和邸于 就是（100）面與（111）面單 品就觸率之比），可以得 到蟒聃的金字翱牖雍 體毓的假面.頗具極光 面取大

14、,反射率低的帶點。可 提群品蟻出電池的短路電 溫從而提林用電池的光電 懶奸04182，Ex-axUr2 2由此可肪微面極光面積比光做到年仙73瑞當一束強皮為RO的光投射到田中的A點，產(chǎn)生反熱光叫和進 入硅中的折射光反射光。可以繼線投射到另一方雅的B點, 產(chǎn)生二次反射光隊和進入半導體的折射光叫；而對光面電池就 不產(chǎn)生這第二次的入社經(jīng)計算可知還有11%的二次反射光可能 進行弟三次反射和折期由此可算符線面的反*率為9.04%.ReflectedReflectedReflected生產(chǎn)工藝一擴散擴散制結的目的：為了能夠形成有效的PN緣有利于電池電極的形成.擴散制結的方法，工業(yè)中蚓的醫(yī)1.用氯氣通過液態(tài)

15、的POC 1 3,將所需的雜翩廉流氣體輸運至向溫鐘體和I， 雜腳榔度約幾。恂丸2,3處理也沉積在表前出科外：響J&體冰處捫ft.這樣就形成了Tn +/n層 圖構有利于后續(xù)電f,兇力傷而卬恤技術中，n+層不1以和金可電極柩成物I,而且可以防止電極制備山中金護吁獷懶入 雌內(nèi)部.理想的pn結應當具有如下結構:在“表隨*了似招電機隋一個就雜的n+區(qū)外真Ml都是T 度郴。州為神電極卜的葉Q祇可以仔代接觸領，以K. I- 也也可以陽燦極帶來的表血上會損失，而翻時%間的低電的表面復函 底 耐膨電極之間的低核雜購區(qū)!I有較低的順亂可以得到較U的光用物和較 %的開居電JR原物料及耗材：氮氣和般P0CL3JI體例

16、枷懷清也表而成觸目臨函械是好電池制備過程中一個至南要的;K它不僅敗了光電怵的效率, 而眥決定了電極的制備.表面成腹的方法：1. M也學弋相沉積（IPCVD）彳攝I嘏積上規(guī)以SIH2CI2, SIHCI3、 SM4或SiH4jj反應反體在一定的豺氣第下反應生成生原產(chǎn)并沉積在加 熱的村底上,村底材料一財用Si、SiO2, Si3N4宰2,等好蝌化學氣翩積（PECVD）糖料及物：I原物科麟 二 曬H2Q2 , SiHCB - Sid頓$iH4具制假/ 。樣則的也就不-札1m菱震堡罩裳器落巖點靠 贊黑。相器襄姆肆靜瞿嘉麟 狗唯粢蜀鼻嗑翼翟蕊臉斯* 翟小葛雷崎甥嘀盛田襄息蟄叵 嗡蜃龔華N_S*M哦鴦岔N

17、一家普A篦 ZN + S ;Ne_s f S + m一S較目以*0日翱瞇。構 鎏至窈劃著黑置Ian喏006.M 搦包蠡最劈藕集霸譽3d (8A3d運I更廠科K不齷哪的縱深比，能夠更好地吸收戰(zhàn)流A目前這種工藝已經(jīng)在商效大面積的太陽電池上得到r大觀模的應用.這種方法的主要缺點足合金中包含的n i 和c u對環(huán)境只有破壞作用,利要額外費用來清除工業(yè)廢物.2.絲網(wǎng)卬刷由傳統(tǒng)的絲網(wǎng)印刷制備電極技術已經(jīng)成熟并經(jīng)大面枳應用，完 全取代它需要:花費大盤金錢，而H它沒方化學廢物需要處理，因此如何改 進現(xiàn)有的平面印刷技術，使得它的電極寬度(1 5 02 0 0 um)減小 到可以和說覆電極相媲美.也要足兩家H本的

18、廠家在供應俄漿和鋁漿.制備電極的目的，電極的制曾是陽11池制備過即關1暨的步,它不僅，定f發(fā)財區(qū)的綿砥uh 定r電池的串聯(lián)電到口被金屬由忐i. H.生產(chǎn)工藝一制備電極(1)制備電極的方法，1.激光刻植理柵理想的電極應n不低的中聯(lián)電阻和小的表面構蓋率，為r得 到這樣的電極，這種方i是在表面受到保護的輕攙雜基體匕用激光或者 機械的方法刻劃出電極機經(jīng)過清洗之后對電極梢區(qū)域進行重接雜，最后 將不同合金按照不同順序澆注到電極槽內(nèi)形成電極。用這種方法制備的電 極寬度很窄(2 02 5 um),具有很低的表面覆需率，而且還具有很生產(chǎn)工藝一制背電極(2)制備電極的方法：3,透明電極無論跳用幽印刷技術還是埋裳電

19、極工藝，電池總是有一部分被金屬電極段蓋。研窕制，不同于卡晶硅電池,軸硅電池表面如耕1 0 %的面積蹦蓋,它的輸出功率要降低5 0 %,而非晶硅電池的物11與照射面積郵此因此，透明電極受到了人飾X注。這種電極一 般是用Z no 制成，可以用：表照 E是由于硅電池的后芝 粽I要蒯,透明電檸的眺件能和透光，堆在后虹乞中心下斷4.錦帆極步卜一種可以整姨而金屬攝蓋的I：戰(zhàn)佛首電極工以這種花完全不用表面電極，而是在電池的肖表砒成肺的曲區(qū)，這樣就形成產(chǎn)券列的pn ,后川電極將載流什I也后來蟠這種超 發(fā)幽成點聯(lián)哨電極工藝，觥在電郵表面形成詐多P型和n忖區(qū)域，怵后用電極力出翻仔.這種.七后用電極的:捌適用于聚加

20、太電也IJ 大JL L則 刷I.原物料 ICdSl CdT。粉！俄漿， FERRO的產(chǎn)品占絕大部份的市場,生產(chǎn)工藝-一背表面鈍化背表面鈍化的目的:二提 I O音表面鈍化的方法：胃&血也苗要冏一仙一 中第m忱化七m聯(lián)網(wǎng)印I股術將a ni l鋁，157 7d 共組;根據(jù)A -SI二元相B今獷也!程U會（福態(tài)的A 1-s i柑.融，區(qū)域理 機,，柑相當,21晨火區(qū)當力.：再 一根據(jù)濟桿”曲線L知.小幺芹彳定力鋁,，減個P + L背一血場L ；.：B化 相.時 X . Tunv背H場的臥也:他制 T很大i俯曲妙3升片越躺曲越明顯另外,和此仗的方L局部背場1、 I二仲1。整、削、M；被小葦晟I .111

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23、I法刻 嘰，可處理朝尺寸“處理能力 Processing Capability“時電旗 Radio FrequencyCurrent: Frequenc，1 Ultimate Vacuum of Chamber真空壓力調(diào)節(jié)般式AdjustableFormat of Vacuum Pressure等好超化學汽相油 斜ECVD：該i路出?以陽能電池 械曜裁麻； 基底上牛.長城乂湘澳。1遵怖：“可姻翻尺寸，8.掂力 Processing Capability ,;印攻Quanliiy of Furnace Tube ProcessTemperature“極虹生（ Ultimate Vacuum: 棋空壓力調(diào)怫式Vacuum Pressure adjustment format 慨 U Radio Frequency Ctneni ，加枳涉* Depo疝ion Speed “同率 Reflection RateUniformity: Within waferW Four-Point Prober； 匾礴I電阻雌幽I生產(chǎn)設備-測雌主蟠林：，可姆跳X，中/本(Q*cm) Electric resistivity “，；1、100(cmt3%.、 ffl+5%，齷蒯(OO Film layer resistanc