太阳能电池关键工艺流程介绍.doc

晶体硅太阳电池制造关键工艺

表面化学处理

目的：

※去除硅片表面由于切割而产生的机械损伤层，正反二表面各约10μm；※在硅片表面形成尖峰高度3～6μm四方锥体绒面，间接增加电池对入射太阳光的吸收；

※清除硅片表面的油污和重金属离子等杂质；

绒面形成方法：

酸腐蚀与碱腐蚀，本生产线单晶采用碱腐蚀，多晶采用酸腐蚀。

设备：

化学清洗机。

绒面作用：

由于入射光在表面的多次反射和折射，增加了对光的吸收，其反射率很低。绒面电池也称为黑体电池或无反射电池。

对电池片电性能影响：

直接影响到电池片转换效率。

基本化学反应原理：

去除硅片损伤层：Si + 2 NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2 H2 ↑；

制绒面：Si + 2 NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2 H2 ↑；

HCl酸去除一些金属离子。盐酸具有酸和络合剂的双重作用，氯离子能与Pt 2+、Au 3+、Ag +、Cu+、Cd 2+、Hg 2+等金属离子形成可溶于水的络合物。

晶体硅太阳电池制造关键工艺—扩散制结

目的：

形成晶体硅太阳能电池的心脏—PN 结，获得适合于太阳能电池P －N 结需要的结深和扩散层方块电阻。浅结死层小，电池短波响应好，但浅结引起串联电阻增加；结深太深，死层比较明显，使电池开路电压和短路电流均下降。实际电池制作中，考虑到各个因素，结深一般控制在0.3～0.5μm ，方块电阻在20～70Ω/□。

方法：

采用液态源POCL 3热扩散方式。

基本化学反应机理：

通过向P 型衬底硅中掺入V 族杂质P ＋形成PN 结。

影响扩散质量的因素：

扩散杂质源浓度、温度、扩散时间。

去边—等离子刻蚀

什么是等离子体：

所谓等离子体就是由带电的正、负电荷的粒子组成的气体，正负电荷数相等，其净电荷相等。等离子刻蚀所用的等离子体，是辉光放电形成的5253O P 3PCl C 6005POCl +−−−→−︒>↓+=+4P 5SiO 5Si O 2P 252↑+→+252236Cl O 2P O POCl ↑

+−−−−→−+2522510Cl O 2P 2O 过量5O 4PCl

“电离态”气体，其中包括正离子、负离子、电子、中性原子、分子及化学上活泼的自由基，这种“电离态”的气体是在向气体系统中施加足以引起电离的高能电场条件下产生的。

目的：

去除扩散过程中，在硅片的周边表面形成的扩散层。周边扩散层使电池的上下电极形成短路环，必须将它除去。周边上存在任何微小的局部短路都会使电池并联电阻下降，以至使电池片成为废品。

方法：

等离子干法腐蚀。

原理：

等离子体刻蚀是采用高频辉光放电反应，使反应气体激活成活性粒子，如原子或游离基，这些活性粒子扩散到需刻蚀的部位，在那里与被刻蚀材料进行反应，形成挥发性反应物而被去除。

CF4CF x*+ (4-x) F* (x≤3)

Si + 4 F* SiF4↑

SiO2 + 4 F* SiF4 + O2↑

二次清洗—去除磷硅玻璃

目的：

由于在扩散以后在硅片表面形成了一层磷硅玻璃（小部分P2O5，其它是２SiO2·P2O5或SiO2·P2O5），主要成分还是二氧化硅。因此为了形

成良好的欧姆接触，减少光的反射，提高反射膜质量，在沉积减反射膜后续工艺之前，必须用HF 酸把磷硅玻璃腐蚀掉。

方法：

利用氢氟酸能够溶解二氧化硅的特性来除去硅片表面的二氧化硅层。

SiO 2+6HF = H 2[SiF 6]+2H 2O

电池制造关键工艺—PECVD 生长Si x N y 减反射膜

目的：

光照射到平面的硅片上，其中一部分被反射，即使对绒面的硅表面，由于入射光产生多次反射而增加了吸收，但也有约11%的反射损失。在太阳电池表面沉积深蓝色减反射Si x N y 膜，可大大降低光的反射损失。 作用：

（1） 钝化太阳电池的受光面，钝化膜(介质)的主要作用是保护半导体器件

表面不受污染物质的影响，半导体表面钝化可降低半导体表面态密度。

（2） 钝化太阳电池的体内，在SiN 减反射膜中存在大量的H ＋，在烧结过

程中会钝化晶体内部悬挂键。

（3） 其还具有卓越的抗氧化和绝缘性能，同时具有良好的阻挡钠离子、掩

蔽金属和水蒸汽扩散的能力；它的化学稳定性也很好，除氢氟酸和热磷酸能缓慢腐蚀外，其它酸与它基本不起作用。

原理：

↑+→+24335034H 12N i 43S NH SiH ℃等离子体等离子体

电池制造关键工艺—丝网印刷印制电极

目的：

（1）在电池正反表面印刷上金属电极对光生电流进行收集。

（2）补偿背面n+层中的施主杂质使背结反型成以铝掺杂的p型层。作用：

提高了电池的开路电压和短路电流，并减小了电极的接触电阻。方法：

采用丝网漏印工艺。

特点：

使线条的宽度可降到50μm，高度达到10～20μm。

设计原则：

使电池的输出最大，即电池的串联电阻尽可能小和电池的光照作用面积尽可能大。

设备照片：

电池制造关键工艺—高温烧结

目的：

（1）把丝网印刷上的电极烧结熔合于硅基体形成良好的欧姆接触；（2）对硅片表面进行H钝化降低电池片表面缺陷。

作用：

良好的烧结有助于提高电池开路电压与短路电流。