太陽(yáng)能電池原理及工藝中常見(jiàn)問(wèn)題講義

太陽(yáng)能電池原理及工藝中常見(jiàn)問(wèn)題講義第1頁(yè)/共45頁(yè)二工藝原理和常見(jiàn)問(wèn)題TextureDiffusionPSGPECVDPrintingCofiring第2頁(yè)/共45頁(yè)1.Texture——制作絨面，增加光吸收硅的原子結(jié)構(gòu)——面心立方第3頁(yè)/共45頁(yè)單晶嚴(yán)格長(zhǎng)程有序基本無(wú)位錯(cuò)，缺陷少，復(fù)合低特定濃度堿溶液：各向異性—金字塔多晶長(zhǎng)程無(wú)序，短程有序大量位錯(cuò)，有晶界、缺陷，復(fù)合嚴(yán)重酸溶液：各向同性—小蚯蚓狀坑水分子對(duì)羥基的屏蔽作用第4頁(yè)/共45頁(yè)Si+NaOH=NaSiO3+H2Si+4HNO3=SiO2+4NO2+2H2Oslow2NO2+H2O=HNO2+HNO3Si+4HNO2=SiO2+4NO+2H2OfastSiO2+4HF=SiF4+2H2O3SiO2+18HF=3H2SiF6+6H2ONaOH:1%IPA:8%緩沖、釋放H2NaSiO3:減緩、成核第5頁(yè)/共45頁(yè)●絨面對(duì)電池性能的影響單晶：12%多晶：20%第6頁(yè)/共45頁(yè)主要設(shè)備捷佳創(chuàng)瑞晶四十八所主要設(shè)備RenaSchimid庫(kù)特勒聚晶第7頁(yè)/共45頁(yè)●單晶制絨酸洗工藝流程超聲清洗DI溢流粗拋DI溢流制作絨面DI溢流DI噴淋氮?dú)夂娓蒆F酸洗DI溢流HCL酸洗DI溢流DI噴淋DI噴淋溫度:80℃;NaOH:1%IPA:8%緩沖、釋放H2NaSiO3:減緩、成核添加劑（時(shí)創(chuàng)、大遠(yuǎn)）第8頁(yè)/共45頁(yè)●多晶制絨酸洗工藝流程制作絨面DI噴淋NaOH堿洗DI噴淋HF/HCL酸洗N2吹干DI噴淋HNO3:35%HF:10%3℃3Si+4HNO3=3SiO2+4NO+2H2O3SiO2+18HF=3H2SiF6+6H2O18℃5%中和多余的HF和HCL去除多孔硅溫度濃度帶速腐蝕量絨面尺寸反射率去除金屬離子第9頁(yè)/共45頁(yè)●多晶制絨常見(jiàn)問(wèn)題腐蝕量標(biāo)準(zhǔn)（0.35-0.45）腐蝕量后續(xù)影響解決措施太少不能去掉損傷層增加酸濃度或者降低帶速太大碎片增加；弓片出現(xiàn)；絨面過(guò)大——反射率增加，Isc降低；絨面不均勻——方阻不均勻，Ncell波動(dòng)較大；增加帶速，稀釋酸濃度2.HF過(guò)多——片子偏暗，網(wǎng)紋較重；

HNO3過(guò)多——片子較亮，即所謂拋光；網(wǎng)紋多且硅片發(fā)亮——溶液比例失調(diào)，建議換液；表面發(fā)黃——堿槽濃度低，堿槽循環(huán)不足，噴淋口方向不對(duì)或噴淋口堵塞。2微米/min酸液激活?。?！第10頁(yè)/共45頁(yè)DI電阻率——18MΩ·CM，否則會(huì)引入雜質(zhì)，導(dǎo)致漏電增加；制絨后嚴(yán)禁裸手接觸硅片：

a.手指印，電池片降級(jí)；

b.引入鈉離子，擴(kuò)散進(jìn)入PN結(jié)空間電荷區(qū)，增加漏電；單晶制絨問(wèn)題花籃印拋光片白斑油污色斑等等第11頁(yè)/共45頁(yè)2.Diffusion——制作PN結(jié)，電池的心臟擴(kuò)散機(jī)制——濃度梯度硅原子a替位式（Ｂ、Ｐ）填隙式第12頁(yè)/共45頁(yè)Si+4Si+4B+3Si+4N型硅Si+4Si+4P+5Si+4P型硅第13頁(yè)/共45頁(yè)擴(kuò)散裝置第14頁(yè)/共45頁(yè)第15頁(yè)/共45頁(yè)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理第16頁(yè)/共45頁(yè)擴(kuò)散模型菲克第一定律菲克第二定律邊界條件當(dāng)雜質(zhì)原子總量恒定(高斯函數(shù)分布)當(dāng)表面濃度恒定(余誤差函數(shù)分布)第17頁(yè)/共45頁(yè)（摻硼）p-typeSiSub（摻磷）n-type第18頁(yè)/共45頁(yè)方塊電阻——就是表面為正方形的半導(dǎo)體薄層在電流方向上

所呈現(xiàn)的電阻R□=ρ/t，ρ:N型層電阻率；t：為擴(kuò)散結(jié)深；

ρ=nμq，n：N型層摻雜濃度；μ：電子遷移率；q：電子帶電量；R□=1/nμqt；和表面濃度和結(jié)深成反比；VI四探針?lè)?0-60第19頁(yè)/共45頁(yè)高方阻+密柵+新漿料第20頁(yè)/共45頁(yè)

擴(kuò)散常見(jiàn)問(wèn)題方阻不均勻四探針測(cè)試爐口密封排風(fēng)不穩(wěn)尾氣管堵塞源瓶溫度不穩(wěn)擴(kuò)散時(shí)氧氣量適中，少：腐蝕硅片；多：濃度上不去；擴(kuò)散后硅片表面發(fā)藍(lán)硅片未甩干進(jìn)入擴(kuò)散爐表面形成氧化層經(jīng)常清洗石英舟和尾氣管，嚴(yán)禁裸手接觸硅片！磷源熔點(diǎn)1.25℃，沸點(diǎn)105.30℃，蒸汽壓高，揮發(fā)性強(qiáng)，蒸汽有毒。溫度高會(huì)爆裂第21頁(yè)/共45頁(yè)5.三氯氧磷三氯氧磷正式名稱為氧氯化磷，又名磷酰氯。為無(wú)色透明發(fā)煙液體，有辛辣氣味。熔點(diǎn)2℃，沸點(diǎn)105.1℃，密度1.675kg/l。有強(qiáng)腐蝕性、毒性，不燃燒。三氯氧磷遇水或水蒸汽劇烈反應(yīng)生成磷酸與氯化氫等有毒的腐蝕性煙霧，對(duì)皮膚、粘膜有刺激腐蝕作用。三氯氧磷可引起急性中毒，在短期內(nèi)吸入大量三氯氧磷蒸汽可引起上呼吸道刺激癥狀、咽喉炎、支氣管炎，嚴(yán)重者可發(fā)生喉頭水腫窒息、肺炎、肺水腫、紫紺、心力衰竭，亦可發(fā)生貧血、肝臟損害、蛋白尿?？诜妊趿卓梢鹣雷苽?，眼和皮膚接觸引起灼傷，長(zhǎng)期低濃度接觸可引起口、眼及呼吸道刺激癥狀。裝源瓶：先開出氣閥，再開進(jìn)氣閥！否則將引起源瓶爆炸??！卸源瓶：先關(guān)進(jìn)氣閥，再關(guān)出氣閥！否則將引起源瓶爆炸??！第22頁(yè)/共45頁(yè)3.PSG——去除含磷的二氧化硅第23頁(yè)/共45頁(yè)刻蝕DI噴淋NaOH堿洗DI噴淋HF去PSGN2吹干DI噴淋HNO3,HF,H2SO4中和多余的酸Rena工藝流程第24頁(yè)/共45頁(yè)常用設(shè)備：RenaSchimid庫(kù)特勒聚晶與庫(kù)特勒設(shè)備對(duì)比：方阻變化較小第25頁(yè)/共45頁(yè)●常見(jiàn)問(wèn)題常見(jiàn)問(wèn)題后續(xù)影響解決措施邊緣過(guò)刻PN結(jié)面積減小Isc降低增加H2SO4濃度邊緣刻蝕不足漏電流增加，導(dǎo)致trash片產(chǎn)生增加酸濃度底部刻蝕過(guò)大片子變薄，弓片，低效稀釋酸濃度濕法刻蝕的優(yōu)PN結(jié)面積增加背場(chǎng)平整，增加開路電壓避免干法刻蝕中的硅片間摩擦，得到較高的并聯(lián)電阻第26頁(yè)/共45頁(yè)4.PECVD——等離子增強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積原理：PECVD是借助微波或射頻等使NH3和SiH4氣體電離，在局部形成等離子體，而等離子化學(xué)活性很強(qiáng)，很容易發(fā)生反應(yīng)，在基片上沉積出所期望的SiNx薄膜。SiNx物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)：結(jié)構(gòu)致密，硬度大能抵御堿金屬離子的侵蝕介電強(qiáng)度高耐濕性好耐一般的酸堿，除HF和熱H3PO4第27頁(yè)/共45頁(yè)Si/N比對(duì)SiNx薄膜性質(zhì)的影響電阻率隨x增加而降低折射率n隨x增加而增加腐蝕速率隨密度增加而降低直接式：基片位于一個(gè)電極上，直接接觸等離子體。管P——40KHz（centrotherm、四十八所、捷佳創(chuàng)、大族）間接式：基片不接觸激發(fā)電極。板P——2.45GKHz（R&R、OTB)第28頁(yè)/共45頁(yè)間接式PECVD——在微波激發(fā)等離子的設(shè)備里，等離子產(chǎn)生在反應(yīng)腔之外，然后由石英管導(dǎo)入反應(yīng)腔中。在這種設(shè)備里微波只激發(fā)NH3，而SiH4直接進(jìn)入反應(yīng)腔。第29頁(yè)/共45頁(yè)對(duì)電池的影響●光學(xué)減反射——提高Isc第30頁(yè)/共45頁(yè)●表面鈍化——提高Uoc第31頁(yè)/共45頁(yè)●體鈍化——提高Uoc●低溫工藝——減少高溫導(dǎo)致的少子壽命衰減；有效節(jié)約生產(chǎn)成本；第32頁(yè)/共45頁(yè)●管P常見(jiàn)問(wèn)題硅片偏離石墨舟：色差片硅片短接：空鍍石墨舟長(zhǎng)期不清洗：邊緣發(fā)白，中間泛紅，色差較明顯石墨舟變形：出現(xiàn)明顯色差石墨舟電極未對(duì)準(zhǔn)：高頻放電報(bào)警壓力低：鍍膜不均，且顏色泛紅漏氣：鍍膜不均第33頁(yè)/共45頁(yè)5.Printing&Cofiring燒結(jié)正極銀漿背極銀漿/銀鋁漿烘干Oven/IR背場(chǎng)鋁漿烘干Oven/IR引出電流組件焊接焊接收集電流引出電流高阻密柵——漿料收集電流吸雜鋁背場(chǎng)通過(guò)反射增加對(duì)光子的吸收第34頁(yè)/共45頁(yè)常見(jiàn)問(wèn)題鋁漿污染——嚴(yán)禁二道用具用于三道印刷，保持臺(tái)面和軌道清潔2.斷線、粗點(diǎn)、粘版、印不全——漿料使用前充分?jǐn)嚢?，使用過(guò)程中嚴(yán)禁污染3.虛印——漿料和柵線設(shè)計(jì)不匹配，可重新設(shè)計(jì)網(wǎng)版4.定期更換臺(tái)面紙第35頁(yè)/共45頁(yè)燒結(jié)曲線第36頁(yè)/共45頁(yè)第37頁(yè)/共45頁(yè)鋁背場(chǎng)的形成第38頁(yè)/共45頁(yè)鋁背場(chǎng)的作用背面接觸，收集電流形成P+鋁背場(chǎng)，表面鈍化提高開路電壓增加對(duì)光的反射吸雜第39頁(yè)/共45頁(yè)歐姆接觸的形成——沒(méi)有整流效應(yīng)的金屬半導(dǎo)體接觸歐姆接觸形成有如下幾個(gè)步驟：

1有機(jī)物揮發(fā)

2玻璃料在減反射膜表面聚集

3玻璃料腐蝕穿過(guò)減反射膜

4玻璃料通過(guò)與Si發(fā)生氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生腐蝕坑PbO+SiPb+SiO2

5Ag晶粒在冷卻過(guò)程中于腐蝕坑處結(jié)晶第40頁(yè)/共45頁(yè)Ag晶粒在腐蝕坑處結(jié)晶時(shí)與Si表面接觸的一側(cè)呈倒金字塔狀，而與玻璃料接觸的一側(cè)則成圓形。第41頁(yè)/共45頁(yè)常見(jiàn)問(wèn)題燒穿–短路電流低，開路電壓降低很大燒結(jié)不足–短路電流低，開路電壓不變第42頁(yè)/共45頁(yè)Thanks第43頁(yè)/共45頁(yè)1、水分子的屏蔽效應(yīng)（screeningeffec