PERCSE單晶電池工藝培訓資料

PERCSE高效單晶電池生產工藝培訓2019-05-04JiaYueSOLAR1現(xiàn)在是1頁\一共有24頁\編輯于星期一前言-太陽能電池在整個光伏產業(yè)鏈中的位置虛線部分為電池片在產業(yè)鏈中的位置JiaYueSOLAR2現(xiàn)在是2頁\一共有24頁\編輯于星期一PERC電池結構與工藝流程PERCSE電池結構為在正面制備選擇性發(fā)射結，背面沉積介質膜鈍化層AlOx/SiNx，此結構可提高電池光電轉換效率。降低擴散層復合，提高光線的短波響應；減少前金屬電極與硅的接觸電阻，提高短路電流、開路電壓和填充因子；降低背表面復合速率，提升開路電壓；增強背表面長波光反射效應，提升短路電流。PERCSE電池結構ARC(SiOx+SiNx)AgAlBSF(Local)AlOxSiNxP-SiN-Si(SE)JiaYueSOLAR3現(xiàn)在是3頁\一共有24頁\編輯于星期一PERC電池結構與工藝流程PERC高效電池工藝流程制絨擴散刻蝕熱氧+AlOx+SiNxPECVD/ARC激光開槽選擇性發(fā)射結絲網印刷燒結測試分選退火TexturingDiffusionEtchingHotOxy+AlOx+SiNxPassivationPECVD/ARCLasergroovingSelectiveEmitterPrintingFiringFiringannealingJiaYueSOLAR4現(xiàn)在是4頁\一共有24頁\編輯于星期一PERC電池制程@制絨制絨原理：一定濃度、一定溫度條件下，堿溶液與硅片反應，各向異性腐蝕；目的：去除表面損傷層，降低表面反射率（多次光吸收）；化學反應式：Si+2KOH+H2O→K2SiO3

+2H2↑絨面結構：多次光吸收原理圖表面金字塔結構JiaYueSOLAR5現(xiàn)在是5頁\一共有24頁\編輯于星期一P-typeSi原理Principle：Si+2KOH+H2O→K2SiO3+2H2↑PERC電池制程@制絨JiaYueSOLAR現(xiàn)在是6頁\一共有24頁\編輯于星期一PERC電池制程@擴散擴散原理：采用三氯氧磷（POCl3）液態(tài)源擴散方法，在硅片表面形成N型層；目的：形成PN結（太陽電池核心單元）；化學反應式：4POCl3+3O2→2P2O5+6Cl2↑2P2O5+5Si→5SiO2+4P↓擴散裝置示意圖JiaYueSOLAR7現(xiàn)在是7頁\一共有24頁\編輯于星期一PPPPPPPPPPPPPPPPPPP-typeSiPPPPPPPPPPPPPN-typeSi原理Principle：4POCl3+3O2→2P2O5+6Cl2↑2P2O5+5Si→5SiO2+4P↓800~900℃PERC電池制程@擴散JiaYueSOLAR現(xiàn)在是8頁\一共有24頁\編輯于星期一①SE電池：

SE電池是選擇性擴散電池（selectiveemitter）,由中電光伏（CSUN）的趙建華博士發(fā)明。即在金屬柵線（電極）與硅片接觸部位進行重摻雜，在電極之間位置進行輕摻雜，這樣的結構可降低擴散層復合，由此可以提高光線的短波響應，同時減少前金屬電極與硅的接觸電阻，使得短路電流、開路電壓和填充因子都得到較好的改善，從而提高轉換效率。

SE電池的主要特點是金屬化區(qū)域磷高濃度摻雜，光照區(qū)域磷低濃度摻雜。金屬化區(qū)域濃擴散區(qū)結深大，燒結過程中金屬等雜質不易進入耗盡區(qū)形成深能級，反向漏電小，并聯(lián)電阻高；光照區(qū)域摻雜濃度低，短波響應好，短路電流高；橫向擴散高低結前場作用明顯，利于光生載流子收集。②激光SE電池原理：

單晶硅片制絨后進行淺結熱擴散，利用激光根據金屬化圖形將硅片擴散后形成的PSG層作為雜質源進行摻雜處理，驅入實現(xiàn)局部重擴散。在原有的電池工藝基礎上增加激光二次擴散制作SE電池。③激光SE電池工藝關鍵點：

要提高SE電池的光譜響應及光譜響應范圍，提高電池效率，需要對電池正面無柵線區(qū)域制作淺的PN結，又需要足夠的P源以利于使用二次激光擴散。激光二次擴散的結深要與后續(xù)的正面銀電極燒結相匹配。使得正面銀電極與電池片形成歐姆接觸，且銀電極不能燒穿結區(qū)。PERC電池制程@SE(SelectiveEmitter,選擇性發(fā)射極)JiaYueSOLAR9現(xiàn)在是9頁\一共有24頁\編輯于星期一SE單晶PERC電池SEM形貌SE技術要點淺結擴散技術梯度摻雜SE單晶PERC電池剖面結構示意圖SiNx(PE)P型硅片(~200μm)SiO2(熱氧)淺結擴散(0.2μm)Ag電極梯度摻雜激光掃描區(qū)激光掃描區(qū)激光掃描區(qū)的SEM形貌顯示仍為完整的金字塔結構PERC電池制程@SE(SelectiveEmitter,選擇性發(fā)射極)JiaYueSOLAR10現(xiàn)在是10頁\一共有24頁\編輯于星期一PERC電池制程@刻蝕刻蝕原理：實現(xiàn)硅片的單面腐蝕（對于PERC電池，背面刻蝕和拋光尤為重要）；目的：

PN結邊緣隔離和背面拋光；化學反應式：3Si+4HNO3→3SiO2+4NO+2H2OSiO2+6HF→H2[SiF6]+2H2O背面刻蝕（含拋光）JiaYueSOLAR11現(xiàn)在是11頁\一共有24頁\編輯于星期一P-typeSiN-typeSi原理Principle：

3Si+4HNO3→3SiO2+4NO+2H2OSiO2+6HF→H2[SiF6]+2H2OPERC電池制程@刻蝕JiaYueSOLAR現(xiàn)在是12頁\一共有24頁\編輯于星期一熱氧原理：將已形成PN結的硅片放入高溫爐中，在高溫下氧氣和硅反應生成二氧化硅層；目的：

氧原子與硅表面未飽和的硅原子結合形成SiO2薄膜，從而降低硅片表面懸掛鍵密度，很好地控制界面陷阱和固定電荷，起到對太陽能電池表面進行鈍化的目的?；瘜W反應式：Si+O2=SiO2PERC電池制程@熱氧SiO2和Si3N4堆疊鈍化效果更好，因為Si3N4與硅片附著力不好，易脫落，而SiO2與硅片的附著力和相容性均好，除鈍化外，在中間起到緩沖和中介作用；其物理和化學性質穩(wěn)定，不易受到環(huán)境因素影響。JiaYueSOLAR現(xiàn)在是13頁\一共有24頁\編輯于星期一PERC電池制程@AlOx+SiNx沉積（MAIA）原理：PECVD沉積AlOx+SiNx薄膜；目的：制備背面鈍化介質層；工藝流程：BMOBufferModulesOutBMO/UMBuffer-Out/UnloadModuleLM/BMILoad/Buffer-InModulePMProcessModules(1stPM:AlOx;2ndand3rdPM:SiNx)TM/BMITransfer/Buffer-InModuleBeforebacksideAfterbacksideAlOxSiNxSiNxTMA+N2O→Al2O3SiH4+NH3→S

ixNy+12H2JiaYueSOLAR14現(xiàn)在是14頁\一共有24頁\編輯于星期一P-typeSiSiNxSiH4/NH3400~500℃原理Principle：TMA+N2O→Al2O3SiH4+NH3→S

ixNy+12H2PERC電池制程@AlOx+SiNx沉積JiaYueSOLARAlOx現(xiàn)在是15頁\一共有24頁\編輯于星期一PERC電池制程@PECVD/ARCPECVD/ARC原理：PECVD沉積SiNx減反射膜；目的：表面鈍化和降低反射率；太陽光能譜減反射原理n1d1=λ/4d1≈78nm（n=2.12）短波光穿透深度小，在電池表面附近被吸收；長波光穿透深度大，可注入至電池體內及背表面SiH4+NH3→S

ixNy+12H2JiaYueSOLAR16現(xiàn)在是16頁\一共有24頁\編輯于星期一PERC電池制程@激光開槽激光開槽原理：激光消融背面介質層，形成局域背場接觸，收集電流；目的：形成局域背場接觸，收集電流；激光開槽（示例）PERC電池電流方向示意圖JiaYueSOLAR17現(xiàn)在是17頁\一共有24頁\編輯于星期一絲網印刷是把帶有圖像或圖案的模版被附著在絲網上進行印刷的。當承印物直接放在帶有模版的絲網下面時，絲網印刷油墨或涂料在刮刀的擠壓下穿過絲網中間的網孔，印刷到承印物上。絲網上的模版把一部分絲網小孔封住使得顏料不能穿過絲網，而只有圖像部分能穿過，因此在承印物上只有圖像部位有印跡。印刷和燒結-制備金屬電極JiaYueSOLAR18現(xiàn)在是18頁\一共有24頁\編輯于星期一PERC電池制程@絲網印刷&燒結絲網印刷&燒結：PERC電池需使用專用背銀和背鋁漿料，保證AlOx+SiNx疊層膜鈍化效果，以使電池性能達到最優(yōu)。下圖為激光開槽處鋁漿填充處的SEM圖，需搭配鋁漿和燒結方能實現(xiàn)卓越的填充效果。激光開槽處鋁漿填充效果由差至好JiaYueSOLAR19現(xiàn)在是19頁\一共有24頁\編輯于星期一PERC電池制程@恢復爐光照下衰減加熱下光照恢復在硅材料中硼和氧同時存在時，光照和暗條件下加偏壓（注入多數載流子）都能導致衰減，在這一過程中激活了一種亞穩(wěn)態(tài)缺陷，形成了復合中心制程目的：在加熱和光照條件下，使電池片BO形成穩(wěn)定結構，從而減少光衰，處理后的電池在工作條件下理論上不再衰減；JiaYueSOLAR20現(xiàn)在是20頁\一共有24頁\編輯于星期一制程目的：Purpose：(1)光電轉換效率的量測與分級。Photovoltaicconversionefficiencytestingandgrading.(2)

檢測電池的外觀、顏色。

Cellappearanceandcolorsorting.PERC電池制程@測試/分選EFF=（Uoc*Isc*FF）/SJiaYueSOLAR現(xiàn)在是