太陽(yáng)能電池制造工藝課件

太陽(yáng)能電池制造工藝一、硅太陽(yáng)能電池工作原理

太陽(yáng)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(yáng)能的有效利用中；大陽(yáng)能光電利用是近些年來(lái)發(fā)展最快，最具活力的研究領(lǐng)域，是其中最受矚目的項(xiàng)目之一。

制作太陽(yáng)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(yáng)能電池可分為：硅基太陽(yáng)能電池和薄膜電池，本章主要講硅基太陽(yáng)能電池。

二．太陽(yáng)能電池的硅材料

通常的晶體硅太陽(yáng)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(guò)切、拋、磨、清洗等工序，制成待加工的原料硅片。

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

制造太陽(yáng)電池片，首先要對(duì)經(jīng)過(guò)清洗的硅片，在高溫石英管擴(kuò)散爐對(duì)硅片表面作擴(kuò)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(guò)燒結(jié)，同時(shí)制成背電極，并在有柵線的面涂覆減反射膜，單晶硅太陽(yáng)電池的單體片就制成了。單體片經(jīng)過(guò)檢測(cè)，即可按所需要的規(guī)格組裝成太陽(yáng)電池組件（太陽(yáng)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(jìn)行封裝，組成各種大小不同太陽(yáng)電池陣列。三、硅太陽(yáng)能電池制造工藝

硅太陽(yáng)能電池制造工藝硅太陽(yáng)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(kuò)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(cè)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(duì)單晶硅片進(jìn)行各向異性腐蝕的特點(diǎn)來(lái)制備絨面。當(dāng)各向異性因子>10時(shí)（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(diǎn)?？商岣邌尉Ч杼?yáng)電池的短路電流，從而提高太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率。

多晶硅太陽(yáng)電池廣泛使用PECVD淀積SiN,由于PECVD淀積SiN時(shí),不光是生長(zhǎng)SiN作為減反射膜,同時(shí)生成了大量的原子氫,這些氫原子能對(duì)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(yáng)電池,為上世紀(jì)末多晶硅太陽(yáng)電池的產(chǎn)量超過(guò)單晶硅太陽(yáng)電池立下汗馬功勞。隨著PECVD在多晶硅太陽(yáng)電池成功,引起人們將PECVD用于單晶硅太陽(yáng)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(shí)由于SiN薄膜對(duì)單晶硅表面有非常明顯的鈍化作用。PECVD淀積SiN

晶體硅太陽(yáng)電池要通過(guò)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(shí)形成上下電極的歐姆接觸，是高效晶體硅太陽(yáng)能電池的一項(xiàng)重要關(guān)鍵工藝。該工藝的基礎(chǔ)理論來(lái)自合金法制P-N結(jié)工藝。當(dāng)電極金屬材料和半導(dǎo)體單晶硅在溫度達(dá)到共晶溫度時(shí)，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(gè)過(guò)程相當(dāng)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(shí)狀態(tài)被稱為晶體電極金屬的合金系統(tǒng)。如果此時(shí)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(lái)，在金屬和晶體接觸界面上生長(zhǎng)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(guò)的硅片，通過(guò)烘干，使有機(jī)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(shí)，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(shí)在幾秒鐘內(nèi)單晶硅原子溶入到金屬電極材料里