硅基太陽能電池片工業(yè)上生產(chǎn)工藝流程課件

電池生產(chǎn)工藝流程---2015.10.21電池生產(chǎn)工藝流程---2015.10.211目錄

一、太陽電池簡介二、太陽電池生產(chǎn)工藝

目錄2一、太陽電池簡介1、太陽電池簡介太陽電池是一種對光有響應并能將光能轉(zhuǎn)換成電力的器件。太陽能電池，又叫光生伏打電池，它是以半導體材料為基礎(chǔ)的一種具有能量轉(zhuǎn)換功能的半導體器件，是太陽能光伏發(fā)電的最核心的器件。一、太陽電池簡介1、太陽電池簡介3一、太陽電池簡介2、太陽電池分類一、太陽電池簡介2、太陽電池分類4一、太陽電池簡介晶體硅電池—單晶硅一、太陽電池簡介晶體硅電池—單晶硅5一、太陽電池簡介晶體硅電池—多晶硅電池一、太陽電池簡介晶體硅電池—多晶硅電池6晶體硅電池—非晶硅一、太陽電池簡介晶體硅電池—非晶硅一、太陽電池簡介7一、太陽電池簡介3、硅太陽能電池工作原理（一）、硅的摻雜半導體硅原子外層有4個電子，按固定軌道繞原子核轉(zhuǎn)動。當受到外來能量作用時，這些電子會脫離軌道成為自由電子，并在原來位置形成一個“空穴”。如果硅中摻入硼，鎵等元素，由于這些元素可捕獲電子，就形成空穴半導體，用P表示。如果摻入可以釋放電子的磷，砷元素，就形成電子型半導體，用N表示。一、太陽電池簡介3、硅太陽能電池工作原理8一、太陽電池簡介3、硅太陽能電池工作原理（二）、P-N結(jié)P型半導體和N型半導體結(jié)合，交界面會形成一個P-N結(jié)，形成P-N結(jié)內(nèi)電場，阻礙著電子和空穴的移動。一、太陽電池簡介3、硅太陽能電池工作原理9一、太陽電池簡介首先是P-N結(jié)附近的電子和空穴發(fā)生擴散運動：N型區(qū)域的電子向P型區(qū)域擴散，相對于P型區(qū)域的空穴向N型區(qū)域擴散。一、太陽電池簡介首先是P-N結(jié)附近的電子和空穴發(fā)生擴散運動：10一、太陽電池簡介在界面層附近，由于電子和空穴的遷移，就會使N區(qū)域呈現(xiàn)正電性，而P區(qū)域呈現(xiàn)負電性。于是形成一個由N區(qū)域指向P區(qū)域的內(nèi)電場。一、太陽電池簡介在界面層附近，由于電子和空穴的遷移，就會使N11一、太陽電池簡介3、硅太陽能電池工作原理（三）、光生伏特效應太陽光照在半導體P-N結(jié)界面層上，會激發(fā)出新的空穴-電子對，在P-N結(jié)電場的作用下，在P-N結(jié)內(nèi)部空穴由N區(qū)流向P區(qū)，電子由P區(qū)流向N區(qū)，接通電路后就形成電流。我們把這種效應叫做“光生伏特效應”，也就是太陽能電池的工作原理，因此，太陽電池又稱為“光伏電池”。一、太陽電池簡介3、硅太陽能電池工作原理12二、太陽電池生產(chǎn)工藝太陽電池生產(chǎn)工藝流程

二、太陽電池生產(chǎn)工藝太陽電池生產(chǎn)工藝流程13二、太陽電池生產(chǎn)工藝工序一，硅片清洗制絨:目的——表面處理：清除表面油污和金屬雜質(zhì)；去除硅片表面的切割損壞層；在硅片表面制作絨面，形成減反射織構(gòu)，降低表面反射率；利用Si在稀NaOH溶液中的各向異性腐蝕，在硅片表面形成3-6微米的金字塔結(jié)構(gòu)，這樣光照在硅片表面便會經(jīng)過多次反射和折射，增加了對光的吸收；

二、太陽電池生產(chǎn)工藝工序一，硅片清洗制絨:14二、太陽電池生產(chǎn)工藝二、太陽電池生產(chǎn)工藝15二、太陽電池生產(chǎn)工藝工序二，擴散/制結(jié)：硅片的單/雙面液態(tài)源磷擴散，制作N型發(fā)射極區(qū)，以形成光電轉(zhuǎn)換的基本結(jié)構(gòu)：PN結(jié)。POCl3液態(tài)分子在N2載氣的攜帶下進入爐管，在高溫下經(jīng)過一系列化學反應磷原子被置換，并擴散進入硅片表面，激活形成N型摻雜，與P型襯底形成PN結(jié)。主要的化學反應式如下：

POCl3+O2→P2O5+Cl2；P2O5+Si→SiO2+P二、太陽電池生產(chǎn)工藝工序二，擴散/制結(jié)：16二、太陽電池生產(chǎn)工藝二、太陽電池生產(chǎn)工藝17二、太陽電池生產(chǎn)工藝

二、太陽電池生產(chǎn)工藝18二、太陽電池生產(chǎn)工藝

工序三，等離子刻邊：去除擴散后硅片周邊形成的短路環(huán)；二、太陽電池生產(chǎn)工藝19二、太陽電池生產(chǎn)工藝

二、太陽電池生產(chǎn)工藝20二、太陽電池生產(chǎn)工藝工序四，去除磷硅玻璃：去除硅片表面氧化層及擴散時形成的磷硅玻璃（磷硅玻璃是指摻有P2O5的SiO2層）。二、太陽電池生產(chǎn)工藝21二、太陽電池生產(chǎn)工藝二、太陽電池生產(chǎn)工藝22二、太陽電池生產(chǎn)工藝

工序五，PECVD：目的——渡減反射膜+鈍化：PECVD即等離子體增強化學氣相淀積設(shè)備，PlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition；制作減少硅片表面反射的SiN薄膜（～80nm）；反應氣體為SIH4和NH3二、太陽電池生產(chǎn)工藝23二、太陽電池生產(chǎn)工藝二、太陽電池生產(chǎn)工藝24二、太陽電池生產(chǎn)工藝工序六，絲網(wǎng)印刷：用絲網(wǎng)印刷的方法，完成背場、背電極、正柵線電極的制作，以便引出產(chǎn)生的光生電流；工藝原理：給硅片表面印刷一定圖形的銀漿或鋁漿，通過燒結(jié)后形成歐姆接觸，使電流有效輸出；正面電極用Ag金屬漿料，通常印成柵線狀，在實現(xiàn)良好接觸的同時使光線有較高的透過率；背面通常用Al金屬漿料印滿整個背面，一是為了克服由于電池串聯(lián)而引起的電阻，二是減少背面的復合；二、太陽電池生產(chǎn)工藝25背電極印刷及烘干（銀漿或鋁漿）；背電場印刷及烘干（鋁漿）；正面電極印刷（銀漿）。二、太陽電池生產(chǎn)工藝背電極印刷及烘干（銀漿或鋁漿）；背電場印刷及烘干（鋁漿）；正26二、太陽電池生產(chǎn)工藝二、太陽電池生產(chǎn)工藝27二、太陽電池生產(chǎn)工藝

工序七，烘干和燒結(jié):目的及工作原理：烘干金屬漿料，并將其中的添加料揮發(fā)（前3個區(qū)）；在背面形成鋁硅合金和銀鋁合金，以制作良好的背接觸（中間3個區(qū)）；鋁硅合金過程實際上是一個對硅進行P摻雜的過程，需加熱到鋁硅共熔點（577℃）以上。經(jīng)過合金化后，隨著溫度的下降，液相中的硅將重新凝固出來，形成含有少量鋁的結(jié)晶層，它補償了N層中的施主雜質(zhì)，從而得到以鋁為受主雜質(zhì)的P層，達到了消除背結(jié)的目的。在正面形成銀硅合金，形成良好的接觸和遮光率；Ag漿料中的玻璃添加料在高溫（~700度）下燒穿SiN膜，使得Ag金屬接觸硅片表面，在銀硅共熔點（760度）以上進行合金化。；28二、太陽電池生產(chǎn)工藝28二、太陽電池生產(chǎn)工藝工序八，檢驗和分級:用自動分選機將電池按轉(zhuǎn)化率分級檢驗并包裝二、太陽電池生產(chǎn)工藝工序八，檢驗和分級:29二、太陽電池生產(chǎn)工藝二、太陽電池生產(chǎn)工藝30謝謝謝謝31電池生產(chǎn)工藝流程---2015.10.21電池生產(chǎn)工藝流程---2015.10.2132目錄

一、太陽電池簡介二、太陽電池生產(chǎn)工藝

目錄33一、太陽電池簡介1、太陽電池簡介太陽電池是一種對光有響應并能將光能轉(zhuǎn)換成電力的器件。太陽能電池，又叫光生伏打電池，它是以半導體材料為基礎(chǔ)的一種具有能量轉(zhuǎn)換功能的半導體器件，是太陽能光伏發(fā)電的最核心的器件。一、太陽電池簡介1、太陽電池簡介34一、太陽電池簡介2、太陽電池分類一、太陽電池簡介2、太陽電池分類35一、太陽電池簡介晶體硅電池—單晶硅一、太陽電池簡介晶體硅電池—單晶硅36一、太陽電池簡介晶體硅電池—多晶硅電池一、太陽電池簡介晶體硅電池—多晶硅電池37晶體硅電池—非晶硅一、太陽電池簡介晶體硅電池—非晶硅一、太陽電池簡介38一、太陽電池簡介3、硅太陽能電池工作原理（一）、硅的摻雜半導體硅原子外層有4個電子，按固定軌道繞原子核轉(zhuǎn)動。當受到外來能量作用時，這些電子會脫離軌道成為自由電子，并在原來位置形成一個“空穴”。如果硅中摻入硼，鎵等元素，由于這些元素可捕獲電子，就形成空穴半導體，用P表示。如果摻入可以釋放電子的磷，砷元素，就形成電子型半導體，用N表示。一、太陽電池簡介3、硅太陽能電池工作原理39一、太陽電池簡介3、硅太陽能電池工作原理（二）、P-N結(jié)P型半導體和N型半導體結(jié)合，交界面會形成一個P-N結(jié)，形成P-N結(jié)內(nèi)電場，阻礙著電子和空穴的移動。一、太陽電池簡介3、硅太陽能電池工作原理40一、太陽電池簡介首先是P-N結(jié)附近的電子和空穴發(fā)生擴散運動：N型區(qū)域的電子向P型區(qū)域擴散，相對于P型區(qū)域的空穴向N型區(qū)域擴散。一、太陽電池簡介首先是P-N結(jié)附近的電子和空穴發(fā)生擴散運動：41一、太陽電池簡介在界面層附近，由于電子和空穴的遷移，就會使N區(qū)域呈現(xiàn)正電性，而P區(qū)域呈現(xiàn)負電性。于是形成一個由N區(qū)域指向P區(qū)域的內(nèi)電場。一、太陽電池簡介在界面層附近，由于電子和空穴的遷移，就會使N42一、太陽電池簡介3、硅太陽能電池工作原理（三）、光生伏特效應太陽光照在半導體P-N結(jié)界面層上，會激發(fā)出新的空穴-電子對，在P-N結(jié)電場的作用下，在P-N結(jié)內(nèi)部空穴由N區(qū)流向P區(qū)，電子由P區(qū)流向N區(qū)，接通電路后就形成電流。我們把這種效應叫做“光生伏特效應”，也就是太陽能電池的工作原理，因此，太陽電池又稱為“光伏電池”。一、太陽電池簡介3、硅太陽能電池工作原理43二、太陽電池生產(chǎn)工藝太陽電池生產(chǎn)工藝流程

二、太陽電池生產(chǎn)工藝太陽電池生產(chǎn)工藝流程44二、太陽電池生產(chǎn)工藝工序一，硅片清洗制絨:目的——表面處理：清除表面油污和金屬雜質(zhì)；去除硅片表面的切割損壞層；在硅片表面制作絨面，形成減反射織構(gòu)，降低表面反射率；利用Si在稀NaOH溶液中的各向異性腐蝕，在硅片表面形成3-6微米的金字塔結(jié)構(gòu)，這樣光照在硅片表面便會經(jīng)過多次反射和折射，增加了對光的吸收；

二、太陽電池生產(chǎn)工藝工序一，硅片清洗制絨:45二、太陽電池生產(chǎn)工藝二、太陽電池生產(chǎn)工藝46二、太陽電池生產(chǎn)工藝工序二，擴散/制結(jié)：硅片的單/雙面液態(tài)源磷擴散，制作N型發(fā)射極區(qū)，以形成光電轉(zhuǎn)換的基本結(jié)構(gòu)：PN結(jié)。POCl3液態(tài)分子在N2載氣的攜帶下進入爐管，在高溫下經(jīng)過一系列化學反應磷原子被置換，并擴散進入硅片表面，激活形成N型摻雜，與P型襯底形成PN結(jié)。主要的化學反應式如下：

POCl3+O2→P2O5+Cl2；P2O5+Si→SiO2+P二、太陽電池生產(chǎn)工藝工序二，擴散/制結(jié)：47二、太陽電池生產(chǎn)工藝二、太陽電池生產(chǎn)工藝48二、太陽電池生產(chǎn)工藝

二、太陽電池生產(chǎn)工藝49二、太陽電池生產(chǎn)工藝

工序三，等離子刻邊：去除擴散后硅片周邊形成的短路環(huán)；二、太陽電池生產(chǎn)工藝50二、太陽電池生產(chǎn)工藝

二、太陽電池生產(chǎn)工藝51二、太陽電池生產(chǎn)工藝工序四，去除磷硅玻璃：去除硅片表面氧化層及擴散時形成的磷硅玻璃（磷硅玻璃是指摻有P2O5的SiO2層）。二、太陽電池生產(chǎn)工藝52二、太陽電池生產(chǎn)工藝二、太陽電池生產(chǎn)工藝53二、太陽電池生產(chǎn)工藝

工序五，PECVD：目的——渡減反射膜+鈍化：PECVD即等離子體增強化學氣相淀積設(shè)備，PlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition；制作減少硅片表面反射的SiN薄膜（～80nm）；反應氣體為SIH4和NH3二、太陽電池生產(chǎn)工藝54二、太陽電池生產(chǎn)工藝二、太陽電池生產(chǎn)工藝55二、太陽電池生產(chǎn)工藝工序六，絲網(wǎng)印刷：用絲網(wǎng)印刷的方法，完成背場、背電極、正柵線電極的制作，以便引出產(chǎn)生的光生電流；工藝原理：給硅片表面印刷一定圖形的銀漿或鋁漿，通過燒結(jié)后形成歐姆接觸，使電流有效輸出；正面電極用Ag金屬漿料，通常印成柵線狀，在實現(xiàn)良好接觸的同時使光線有較高的透過率；背面通常用Al金屬漿料印滿整個背面，一是為了克服由于電池串聯(lián)而引起的電阻，二是減少背面的復合；二、太陽電池生產(chǎn)工藝56背電極印刷及烘干（銀漿或鋁漿）；背電場印刷及烘干（鋁漿）；正面電極印刷（銀漿）。二、太陽電池生產(chǎn)工藝背電極印刷及烘干（銀漿或鋁漿）；背電場印刷及烘干（鋁漿）；正57二、太陽電池生產(chǎn)工藝二、太陽電池生產(chǎn)工藝58二、太陽電池生產(chǎn)工藝

工序七，烘干和燒結(jié):目的及工作原理：烘干金屬漿料，并將其中的添加料揮發(fā)（前3個區(qū)）；在背面形成鋁硅合金和銀鋁合金，以制作良好的背接觸（中間3個區(qū)）；鋁硅合金過程實際上是一個對硅進行P摻雜的過程，需加熱到鋁硅共熔點（577℃）以上。經(jīng)過合金化后，隨著溫度的下降，液相中的硅將