硅太陽能電池工藝

硅太陽能電池工藝2024/3/24硅太陽能電池工藝制絨和清洗

2硅太陽能電池工藝概述形成起伏不平的絨面，增加硅片對太陽光的吸收去除硅片表面的機械損傷層清除表面油污和金屬雜質(zhì)硅片表面處理的目的：3硅太陽能電池工藝硅片表面的機械損傷層硅片機械損傷層4硅太陽能電池工藝制絨：表面織構(gòu)化單晶硅片表面的金字塔狀絨面單晶硅片表面反射率5硅太陽能電池工藝絨面腐蝕原理利用低濃度堿溶液對晶體硅在不同晶體取向上具有不同腐蝕速率的各向異性腐蝕特性，在硅片表面腐蝕形成角錐體密布的表面形貌，就稱為表面織構(gòu)化。角錐體四面全是由〈111〉面包圍形成。反應式為：

Si+2KOH+H2O→K2SiO3+2H2↑6硅太陽能電池工藝絨面光學原理制備絨面的目的：減少光的反射率，提高短路電流（Isc），最終提高電池的光電轉(zhuǎn)換效率。陷光原理：當光入射到一定角度的斜面，光會反射到另一角度的斜面，形成二次或者多次吸收，從而增加吸收率。7硅太陽能電池工藝絨面光學原理陷光原理圖示：8硅太陽能電池工藝影響絨面質(zhì)量的關鍵因素KOH濃度異丙醇濃度制絨槽內(nèi)硅酸鉀的累計量制絨腐蝕的溫度制絨腐蝕時間的長短槽體密封程度、異丙醇的揮發(fā)程度9硅太陽能電池工藝化學清洗原理

HF去除硅片表面氧化層：

HCl去除硅片表面金屬雜質(zhì)：鹽酸具有酸和絡合劑的雙重作用，氯離子能與Pt2+、Au3+、Ag+、Cu+、Cd2+、Hg2+等金屬離子形成可溶于水的絡合物。

10硅太陽能電池工藝注意事項安全KOH、HCl、HF都是強腐蝕性的化學藥品，其固體顆粒、溶液、蒸汽會傷害到人的皮膚、眼睛、呼吸道，所以操作人員要按照規(guī)定穿戴防護服、防護面具、防護眼鏡、長袖膠皮手套。一旦有化學試劑傷害了員工的身體，馬上用純水沖洗30分鐘，送醫(yī)院就醫(yī)。11硅太陽能電池工藝擴散太陽電池制造的核心工序12硅太陽能電池工藝擴散的目的：形成PN結(jié)PN結(jié)——太陽電池的心臟13硅太陽能電池工藝１．三氯氧磷（POCl3）液態(tài)源擴散２．噴涂磷酸水溶液后鏈式擴散３．絲網(wǎng)印刷磷漿料后鏈式擴散本公司目前采用的是第一種方法。太陽電池磷擴散方法14硅太陽能電池工藝清洗飽和裝片送片擴散關源，退舟方塊電阻測量卸片磷擴散工藝過程15硅太陽能電池工藝擴散裝置示意圖16硅太陽能電池工藝POCl3磷擴散原理POCl3在高溫下（>600℃）分解生成五氯化磷（PCl5）和五氧化二磷（P2O5），其反應式如下：生成的P2O5在擴散溫度下與硅反應，生成二氧化硅（SiO2）和磷原子，其反應式如下：17硅太陽能電池工藝在有氧氣的存在時，POCl3熱分解的反應式為：POCl3分解產(chǎn)生的P2O5淀積在硅片表面，P2O5與硅反應生成SiO2和磷原子，并在硅片表面形成一層磷-硅玻璃，然后磷原子再向硅中進行擴散。POCl3磷擴散原理18硅太陽能電池工藝由上面反應式可以看出，POCl3熱分解時，如果沒有外來的氧（O2）參與其分解是不充分的，生成的PCl5是不易分解的，并且對硅有腐蝕作用，破壞硅片的表面狀態(tài)。但在有外來O2存在的情況下，PCl5會進一步分解成P2O5并放出氯氣（Cl2）其反應式如下：生成的P2O5又進一步與硅作用，生成SiO2和磷原子，由此可見，在磷擴散時，為了促使POCl3充分的分解和避免PCl5對硅片表面的腐蝕作用，必須在通氮氣的同時通入一定流量的氧氣。POCl3磷擴散原理19硅太陽能電池工藝影響擴散的因素管內(nèi)氣體中雜質(zhì)源的濃度擴散溫度擴散時間20硅太陽能電池工藝在太陽電池擴散工藝中，擴散層薄層電阻（方塊電阻）是反映擴散層質(zhì)量是否符合設計要求的重要工藝指標之一。方塊電阻也是標志進入半導體中的雜質(zhì)總量的一個重要參數(shù)。擴散層薄層電阻及其測量21硅太陽能電池工藝方塊電阻的定義

考慮一塊長為l、寬為a、厚為t的薄層如右圖。如果該薄層材料的電阻率為ρ，則該整個薄層的電阻為當l=a（即為一個方塊）時，R=ρ/t。可見，（ρ/t）代表一個方塊的電阻，故稱為方塊電阻，特記為R□=ρ/t(Ω/□)22硅太陽能電池工藝等離子體刻蝕23硅太陽能電池工藝等離子體刻蝕模型PSGn+SiBeforeedgeisolationAfteredgeisolation24硅太陽能電池工藝等離子體刻蝕原理等離子體刻蝕是采用高頻輝光放電反應，使反應氣體激活成活性粒子，如原子或游離基，這些活性粒子擴散到需刻蝕的部位，在那里與被刻蝕材料進行反應，形成揮發(fā)性生成物而被去除。它的優(yōu)勢在于快速的刻蝕速率同時可獲得良好的物理形貌。（這是各向同性反應）這種腐蝕方法也叫做干法腐蝕。25硅太陽能電池工藝首先，母體分子CF4在高能量的電子的碰撞作用下分解成多種中性基團或離子。其次，這些活性粒子由于擴散或者在電場作用下到達SiO2表面，并在表面上發(fā)生化學反應。生產(chǎn)過程中，CF4中摻入O2，這樣有利于提高Si和SiO2的刻蝕速率。等離子體刻蝕反應26硅太陽能電池工藝等離子體刻蝕反應27硅太陽能電池工藝邊緣刻蝕控制短路形成途徑由于在擴散過程中，即使采用背靠背擴散，硅片的所有表面（包括邊緣）都將不可避免地擴散上磷。PN結(jié)的正面所收集到的光生電子會沿著邊緣擴散有磷的區(qū)域流到PN結(jié)的背面，而造成短路。此短路通道等效于降低并聯(lián)電阻。控制方法對于不同規(guī)格硅片，應適當?shù)恼{(diào)整輝光功率和刻蝕時間使達到完全去除短路通道的效果。28硅太陽能電池工藝

去PSG29硅太陽能電池工藝去磷硅玻璃模型PSGBeforePSGremovalAfterPSGremoval30硅太陽能電池工藝什么是磷硅玻璃？在擴散過程中發(fā)生如下反應：POCl3分解產(chǎn)生的P2O5淀積在硅片表面，P2O5與Si反應生成SiO2和磷原子：這樣就在硅片表面形成一層含有磷元素的SiO2，稱之為磷硅玻璃。31硅太陽能電池工藝磷硅玻璃的去除氫氟酸能夠溶解二氧化硅是因為氫氟酸能與二氧化硅作用生成易揮發(fā)的四氟化硅氣體。若氫氟酸過量，反應生成的四氟化硅會進一步與氫氟酸反應生成可溶性的絡和物六氟硅酸。總反應式為：32硅太陽能電池工藝SiNx:H減反射膜33硅太陽能電池工藝SiNx:H簡介物理性質(zhì)和化學性質(zhì)：結(jié)構(gòu)致密，硬度大能抵御堿金屬離子的侵蝕介電強度高耐濕性好耐一般的酸堿，除HF和熱H3PO434硅太陽能電池工藝PECVD=PlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition即“等離子增強型化學氣相沉積”，是一種化學氣相沉積PECVD是借助微波使含有薄膜組成原子的氣體電離，在局部形成等離子體，而等離子化學活性很強，很容易發(fā)生反應，在基片上沉積出所期望的薄膜。PECVD35硅太陽能電池工藝安全事項使用和維護本設備時必須嚴格遵守操作規(guī)程和安全規(guī)則，因為：本設備的工藝氣體為SiH4和NH3，二者均有毒，且SiH4易燃易爆。本設備運行時會產(chǎn)生微波輻射，每次維護后和停機一段時間再開機前都要檢測微波是否泄漏。36硅太陽能電池工藝絲網(wǎng)印刷與燒結(jié)37硅太陽能電池工藝電池片絲網(wǎng)印刷的三步驟背電極印刷及烘干漿料：Ag/Al漿如Ferro3398

背電場印刷及烘干漿料：Al漿如Analogpase-12正面電極印刷漿料：Ag漿如DupontPV14738硅太陽能電池工藝背面電極及電場圖示39硅太陽能電池工藝正面柵線圖示40硅太陽能電池工藝絲網(wǎng)印刷原理絲網(wǎng)印刷是把帶有圖像或圖案的模版被附著在絲網(wǎng)上進行印刷的。通常絲網(wǎng)由尼龍、聚酯、絲綢或金屬網(wǎng)制作而成。當承印物直接放在帶有模版的絲網(wǎng)下面時，絲網(wǎng)印刷油墨或涂料在刮刀的擠壓下穿過絲網(wǎng)中間的網(wǎng)孔，印刷到承印物上（刮刀有手動和自動兩種）。絲網(wǎng)上的模版把一部分絲網(wǎng)小孔封住使得顏料不能穿過絲網(wǎng)，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。換言之，絲網(wǎng)印刷實際上是利用油墨滲透過印版進行印刷的，41硅太陽能電池工藝燒結(jié)的目的干燥硅片上的漿料，燃盡漿料的有機組分，使?jié){料和硅片形成良好的歐姆接觸。42硅太陽能電池工藝燒結(jié)對電池片的影響相對于鋁漿燒結(jié)，銀漿的燒結(jié)要重要很多，對電池片電性能影響主要表現(xiàn)在串聯(lián)電阻和并聯(lián)電阻，即FF的變化。鋁漿燒結(jié)的目的使?jié){料中的有機溶劑完全揮發(fā)，并形成完好的鋁硅合金和鋁層。局部的受熱不均和散熱不均可能會導致起包，嚴重的會起鋁珠。背面場經(jīng)燒結(jié)后形成