電池的特殊工藝

電池的特殊工藝第一頁，共二十九頁，2022年，8月28日主要特殊工藝絨面的制備擴(kuò)散方法的改進(jìn)制作背面場金屬電極的制作透明電極的制作第二頁，共二十九頁，2022年，8月28日一、絨面的制備1、絨面介紹外貌類似“倒金字塔”狀的一個個小錐體是由相交晶面形成的。絨面電池的硅表面通常平行于（100）面，倒金字塔由（111）面相交而成。配一副圖片教材P82第三頁，共二十九頁，2022年，8月28日2、絨面的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：使入射光有兩次機(jī)會進(jìn)入電池，總的反射為33％×33％=11％，比光滑硅片的反射率33％低很多；入射光經(jīng)反射使入射光能夠更接近在電池表面被吸收，增加載流子的收集幾率。一、絨面的制備第四頁，共二十九頁，2022年，8月28日缺點(diǎn)：絨面工藝過程操作增加難度絨面能吸收所有波長的光，使電池表面的溫度升高，降低電池效率表面制備金屬電極難度加大，會消耗更多的金屬材料一、絨面的制備第五頁，共二十九頁，2022年，8月28日制備原理：硅的各向異性腐蝕劑通常采用堿性溶劑。在氫氧化鈉、氫氧化鉀、聯(lián)氨、乙二胺或硅酸鈉的水溶液里，水是氧化劑。添加醇類能起絡(luò)合作用，如異丙醇、n-丙醇、仲丁醇或鄰苯二酚。在高濃度的堿、聯(lián)氨的水溶液中，氧化與絡(luò)合兩種作用同時存在一、絨面的制備第六頁，共二十九頁，2022年，8月28日腐蝕液對不同晶面的腐蝕速率差別很大，<100>方向的腐蝕速率比<111>方向的腐蝕速率高達(dá)10倍以上。在水、乙二胺、鄰苯二酚腐蝕劑中，（100）、（110）和（111）的腐蝕速率分別近似于50：30：3（微米/小時）。一、絨面的制備第七頁，共二十九頁，2022年，8月28日制備方法一:在60%的聯(lián)氨（N2H4）水溶液中，加熱到90℃，腐蝕30分鐘，腐蝕速率為1.6微米/分，腐蝕深度可達(dá)48微米。一、絨面的制備第八頁，共二十九頁，2022年，8月28日制備方法二:19%的氫氧化鉀水溶液中，在80℃時腐蝕120分鐘，腐蝕速率為0.59微米/分。腐蝕深度可達(dá)71微米。一、絨面的制備第九頁，共二十九頁，2022年，8月28日制備方法三:0.7~1.0%的氫氧化鋰水溶液，用無水乙醇作為分散劑，溫度大于90℃，腐蝕6分鐘以上，可得黑色均勻的絨面。一、絨面的制備第十頁，共二十九頁，2022年，8月28日制備方法四:腐蝕液中氫氧化鈉與異丙醇的質(zhì)量配比為1：7，配制濃度合適的NaOH溶液（濃度在2~3%之間左右，原因如下：由于硅表面的平均反射率與少數(shù)載流子的壽命是判斷單晶硅絨面制作成功的主要參數(shù)，通過查閱文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)：在90℃的條件下，單晶硅片表面的平均反射率在NaOH的濃度為2%時最低，降低到16%。同時，NaOH的腐蝕液質(zhì)量的濃度越大，載流子的壽命就越高，在質(zhì)量濃度為3%的NaOH腐蝕液在90℃腐蝕20min所得的載流子壽命最長，為0.8994us。）一、絨面的制備第十一頁，共二十九頁，2022年，8月28日二、擴(kuò)散方法的改進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)工藝中我們講到的是擴(kuò)散批量生產(chǎn)制作pn結(jié)，通過改進(jìn)工業(yè)中用離子注入的方法連續(xù)的摻雜制作pn結(jié)離子注入的定義（后續(xù)）第十二頁，共二十九頁，2022年，8月28日離子注入概述最早應(yīng)用于原子物理和核物理研究提出于1950’s1970’s中期引入半導(dǎo)體制造領(lǐng)域第十三頁，共二十九頁，2022年，8月28日離子注入離子注入是另一種對半導(dǎo)體進(jìn)行摻雜的方法。將雜質(zhì)電離成離子并聚焦成離子束，在電場中加速而獲得極高的動能后，注入到硅中（稱為“靶”）而實(shí)現(xiàn)摻雜。離子注入定義第十四頁，共二十九頁，2022年，8月28日離子注入與擴(kuò)散的比較擴(kuò)散離子注入第十五頁，共二十九頁，2022年，8月28日擴(kuò)散離子注入高溫，硬掩膜900－1200℃低溫，光刻膠掩膜室溫或低于400℃各向同性各向異性不能獨(dú)立控制結(jié)深和濃度可以獨(dú)立控制結(jié)深和濃度注入與擴(kuò)散的比較第十六頁，共二十九頁，2022年，8月28日離子注入控制離子束流密度和注入時間控制雜質(zhì)濃度（注入離子劑量）離子能量控制結(jié)深雜質(zhì)分布各向異性第十七頁，共二十九頁，2022年，8月28日ImplantationProcess:WellImplantation第十八頁，共二十九頁，2022年，8月28日三、制作背面場背面場通過摻雜的方式在電池背面建立一個重?fù)诫s區(qū)，重?fù)诫s區(qū)和較輕摻雜的體區(qū)之間的界面能夠起到低復(fù)合速度表面的作用。背面場的特點(diǎn)：（1）重?fù)诫s區(qū)和較輕摻雜的體區(qū)之間的界面具有低復(fù)合速度（2）背電極的接觸電阻大大降低，同時增加電壓與電流的輸出第十九頁，共二十九頁，2022年，8月28日制作背面場的方法對于P型<100>硅片，采用硼的兩步擴(kuò)散法。先用硼源進(jìn)行恒定源擴(kuò)散，不去BSG；再取出樣片進(jìn)行氧化推進(jìn)。第二十頁，共二十九頁，2022年，8月28日四、金屬電極的制作實(shí)驗(yàn)室常用的蒸鍍（濺射）金屬膜的方法激光刻槽埋柵絲網(wǎng)印刷電鍍法（略）透明電極第二十一頁，共二十九頁，2022年，8月28日實(shí)驗(yàn)室制備電極的方法正面電極用電子束蒸發(fā)金屬鈦電子束蒸發(fā)金屬鈀電子束蒸發(fā)金屬銀背面電極用電子束蒸發(fā)金屬鈦電子束蒸發(fā)金屬鋁第二十二頁，共二十九頁，2022年，8月28日四、金屬電極的制作(2)激光刻槽埋柵這種方法是在表面受到保護(hù)的輕摻雜基體上，用激光或者機(jī)械的方法刻劃出電極槽，經(jīng)過清洗之后對電極槽區(qū)域進(jìn)行重?fù)诫s，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。用這種方法優(yōu)點(diǎn)：

a.電極寬度很窄（２０～２５μｍ）；

b.具有很低的表面覆蓋率，增加光照面積；

c.具有高的縱深比，能夠更好地吸收載流子。第二十三頁，共二十九頁，2022年，8月28日第二十四頁，共二十九頁，2022年，8月28日（3）絲網(wǎng)印刷絲網(wǎng)印刷基本上從古老的絲網(wǎng)面料印刷發(fā)展而來——運(yùn)用導(dǎo)電漿料像絲網(wǎng)面料印刷那樣印刷后燒結(jié)而成，是晶體硅太陽能電池的工業(yè)生產(chǎn)電池電極制作的常用方法。四、金屬電極的制作第二十五頁，共二十九頁，2022年，8月28日絲網(wǎng)印刷電池的特點(diǎn)沒有化學(xué)廢物需要處理速度快效率高，能進(jìn)行大批量生產(chǎn)較大的電極寬度（現(xiàn)在大多數(shù)導(dǎo)線燒結(jié)后的尺寸是110-120μm寬，12-15μm高）具有高度自動化，極高的產(chǎn)量和處理超薄硅片的能力成本低第二十六頁，共二十九頁，2022年，8月28日（4）透明電極透明電極受到了人們的關(guān)注。這種電極一般是用ＺｎＯｘ制成，可以避免表面被遮蓋，但是由于硅電池的后續(xù)工藝都需要高溫，透明電極的導(dǎo)電性能和透光性能在后續(xù)工藝中都會下降。四、金屬電極的制作第二十七頁，共二十九頁，2022年，8月28日透明導(dǎo)電氧化物(TC