太陽能電池制造工藝課件

太陽能電池制造工藝一、硅太陽能電池工作原理

太陽能是人類取之不盡用之不竭的可再生能源。也是清潔能源，不產(chǎn)生任何的環(huán)境污染。在太陽能的有效利用中；大陽能光電利用是近些年來發(fā)展最快，最具活力的研究領(lǐng)域，是其中最受矚目的項目之一。

制作太陽能電池主要是以半導(dǎo)體材料為基礎(chǔ)，其工作原理是利用光電材料吸收光能后發(fā)生內(nèi)光電效應(yīng)，將光能轉(zhuǎn)換為電能。根據(jù)所用材料的不同，太陽能電池可分為：硅基太陽能電池和薄膜電池，本章主要講硅基太陽能電池。

二．太陽能電池的硅材料

通常的晶體硅太陽能電池是在厚度300～350μm的高質(zhì)量硅片上制成的，這種硅片從提拉或澆鑄的硅錠上，將單晶硅棒切成片，一般片厚約0.4～0.45毫米。硅片經(jīng)過切、拋、磨、清洗等工序，制成待加工的原料硅片。

太陽能硅的雜質(zhì)濃度較高，一般要求5個9的純度（99.999％），比集成電路用的單晶硅（純度要求7－8個9）要求低得多。太陽能硅常用0.3~2Ω?cm的P型（100）單晶硅片。

制造太陽電池片，首先要對經(jīng)過清洗的硅片，在高溫石英管擴散爐對硅片表面作擴散摻雜，一般摻雜物為微量的硼、磷、銻等。目的是在硅片上形成P/N結(jié)。然后采用絲網(wǎng)印刷法，用精配好的銀漿印在硅片上做成柵線，經(jīng)過燒結(jié)，同時制成背電極，并在有柵線的面涂覆減反射膜，單晶硅太陽電池的單體片就制成了。單體片經(jīng)過檢測，即可按所需要的規(guī)格組裝成太陽電池組件（太陽電池板），用串聯(lián)和并聯(lián)的方法構(gòu)成一定的輸出電壓和電流。最后用框架和裝材料進行封裝，組成各種大小不同太陽電池陣列。三、硅太陽能電池制造工藝

硅太陽能電池制造工藝硅太陽能電池制造工藝主要包括：1.去除損傷層

2.表面絨面化

3.發(fā)射區(qū)擴散4.邊緣結(jié)刻蝕

5.PECDV沉積SiN

6.絲網(wǎng)印刷正背面電極漿料

7.共燒形成金屬接觸

8.電池片測試。表面絨面化

由于硅片用P型（100）硅片，可利用氫氧化鈉溶液對單晶硅片進行各向異性腐蝕的特點來制備絨面。當各向異性因子>10時（所謂各向異性因子就是（100）面與（111）面單晶硅腐蝕速率之比），可以得到整齊均勻的金字塔形的角錐體組成的絨面。絨面具有受光面積大，反射率低的特點。可提高單晶硅太陽電池的短路電流，從而提高太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率。

多晶硅太陽電池廣泛使用PECVD淀積SiN,由于PECVD淀積SiN時,不光是生長SiN作為減反射膜,同時生成了大量的原子氫,這些氫原子能對多晶硅片具有表面鈍化和體鈍化的雙重作用,可用于大批量生產(chǎn)高效多晶硅太陽電池,為上世紀末多晶硅太陽電池的產(chǎn)量超過單晶硅太陽電池立下汗馬功勞。隨著PECVD在多晶硅太陽電池成功,引起人們將PECVD用于單晶硅太陽電池作表面鈍化的愿望。

由于生成的氮化硅薄膜含有大量的氫,可以很好的鈍化硅中的表面懸掛鍵，從而提高了載流子遷移率，一般要提高20%左右，同時由于SiN薄膜對單晶硅表面有非常明顯的鈍化作用。PECVD淀積SiN

晶體硅太陽電池要通過三次印刷金屬漿料，傳統(tǒng)工藝要用二次燒結(jié)才能形成良好的帶有金屬電極歐姆接觸，共燒工藝只需一次燒結(jié)，同時形成上下電極的歐姆接觸，是高效晶體硅太陽能電池的一項重要關(guān)鍵工藝。該工藝的基礎(chǔ)理論來自合金法制P-N結(jié)工藝。當電極金屬材料和半導(dǎo)體單晶硅在溫度達到共晶溫度時，單晶硅原子按相圖以一定的比例量溶入到熔融的合金電極材料。單晶硅原子溶入到電極金屬中的整個過程相當快，一般只需幾秒鐘。溶入的單晶硅原子數(shù)目決定于合金溫度和電極材料的體積，燒結(jié)合金溫度愈高，電極金屬材料體積愈大，則溶入的硅原子數(shù)目也愈多，這時狀態(tài)被稱為晶體電極金屬的合金系統(tǒng)。如果此時溫度降低，系統(tǒng)開始冷卻，原先溶入到電極金屬材料中的硅原子重新以固態(tài)形式結(jié)晶出來，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)含有足夠量的與原先晶體材料導(dǎo)電類型相同雜質(zhì)成份，就獲得了用合金法工藝形成的歐姆接觸；如果再結(jié)晶層內(nèi)含有足夠量的與原先晶體材料導(dǎo)電類型異型的雜質(zhì)成份，這就獲得了用合金法工藝形成P-N結(jié)。共燒形成金屬接觸

銀槳、銀鋁槳、鋁槳印刷過的硅片，通過烘干，使有機溶劑完全揮發(fā)，膜層收縮成為固狀物緊密粘附在硅片上，這時，可視為金屬電極材料層和硅片接觸在一起。所謂共燒工藝顯然是采用銀－硅的共晶溫度，同時在幾秒鐘內(nèi)單晶硅原子溶入到金屬電極材料里