太阳能电池工艺简介

反应公式：
POCl O 2P O 6Cl
3
2
25
2
2P O 5Si 5SiO 4P
25
2
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PN结曲线
Bultman J. Methods of emitter formation for crystalline silicon solar cells, Photovoltaics International. 2011,1:69-80. 11
丝网放大图
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栅线结构
一道：银电极 二道：铝背场 三道：正银栅线
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铝背场
作用：1、减少背表面复合；2、背表面吸杂；3、增加对长波反射2。5
正面银栅线
作用：1、吸收电流；2、导电。
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丝网印刷
1、工艺控制参数：
丝网间距、压力、印刷速度等。
2、工艺控制标准：
湿重和银栅线线宽、高度等。
3、异常类型：
化学配比、设备带速、温度等。
2、工艺控制标准：
硅片外表、腐蚀量、虫洞大小、反射率。
3、异常类型：
硅片发亮或者有暗纹。
4、设备：
RENA、Schmid、尚德库德勒、四十八所槽式制绒等。
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2.2、扩散
扩散的目的：
形成PN结，使一块完整的半导体晶体的一部分是P型区 域，另一部分是N型区域。
扩散方法：
在> 800 ℃高温下通过氮气将液态状态下的POCl3引入扩 散炉管，在硅片表面形成N型结构。
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2.4、PECVD镀膜
镀膜目的： 表面平整的硅片在很宽的波长范围（400～1050nm）内 对入射光的反射均高于30%。该反射可以通过表面绒面来 降低。为了进一步降低反射，需要在硅片表面制备一层或 多层介质膜。同时介质膜也可以起到钝化和防止酸碱对硅 片表面侵蚀。
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制备SiN薄膜设备的分类
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管式镀膜
原理：在辉光放电条件下，由于硅烷和氨气等离子体相互碰撞而发 生化学反应，在硅片表面生长一层氮化硅薄膜。
主要厂家：Centrotherm、七星、捷佳创、四十八所等。
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板式镀膜
原理：通过一个内置同轴石英管与微波发射器相接后可在石英管上 进行表面波放电，从而激发出高均匀度的微波等离子体。
主要厂家：Roth&Rau，北京微星等。
化学用品：
NaOH（KOH）、IPA、催化剂、 Na2SiO3
反应式：
Si+2NaOH+H2O →Na2SiO3 +2H2 ↑
单晶绒面
6
单晶制绒
1、工艺控制参数：
时间、温度、各种化学品用量。
2、工艺控制标准：
硅片外表、腐蚀量、金字塔大小、反射率。
3、异常类型：
硅片发白、发亮、雨点等。
4、设备：
单晶制绒基本为国产设备，如捷加创、四十八所等。
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两种镀膜方式对比
两种镀膜方式对比
微波频率
沉积速度 nm/s
硅烷与氨气比
膜的均匀性
表面损 伤
膜质量
光谱响应
管式 板式
40 kHz
0.1-0.3
2.45 GHz 0.67-1.67
0.1 0.3－0.4
一般 较好
重
好
短波最差，长波最好
wenku.baidu.com
轻
差
短波最好，长波最差
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PECVD镀膜
1、工艺控制参数：
气流比、镀膜时间等。
3
2、常规晶硅太阳能电池工艺
制绒
扩散
去磷硅玻璃（PSG）
烧结
丝网印刷
镀膜
刻蚀
筛选
测试分档
目前电池整个工艺仅仅需要七步就可以了！
4
2.1、制绒
1、目的：
a、去除硅片表面损伤层;
b、形成特殊绒面减少光反射。
2、方法：
a、单晶制绒
碱制绒
b、多晶制绒
酸制绒
Reflectance
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
30
湿重超出规格线、栅线宽度太宽。
4、设备：
Baccini、DEAK等。
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2.6、烧结
烧结曲线
在“烧出”（Burn out） 区，有机料被烧出。之 后，在2区有一个Al的 融化过程，相变潜热使 得温度上升台阶的形成。 在峰值区前接触烧成， 同时背场和背接触烧成
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3、新型晶硅太阳能电池工艺
1、Selective emitter（SE）电池； 2、N新电池； 3、metal wrap through（MWT）结构电池； 4、Heterojunction with Intrinsic Thin layer（ HIT）电池； 5、Buried-contact（BC）； 6、离子注入电池。
0.2
0.1
0
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
Wavelength (nm)
smooth texture
单晶硅片表面反射率
5
单晶制绒
单晶制绒原理：
利用低浓度碱溶液对晶体硅在不同晶体取向上具有不同腐蚀速率 的各向异性腐蚀特性，在硅片表面腐蚀形成角锥体密布的表面形貌 ， 就称为表面织构化。角锥体四面全是由〈111〉面包围形成。
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湿法刻蚀
湿法刻蚀
1、化学药品： HNO3、HF、H2SO4和NaOH。
2、反应式： Si+2HNO3=SiO2+2NO+2H2O SiO2+6HF=H2SiF6+2H2O
等离子刻蚀
用CF4和O2来刻蚀扩散后的硅片，其刻蚀原理如下：
CF4 = CFx* + (4-x) F* (x≤3)
Si + 4 F* = SiF4 ↑
7
多晶制绒
1、多晶制绒原理：
由于多晶硅片是有很多晶粒组成，各晶粒的晶向各不相同，所以不 能有碱进行制绒，而选择用酸进行腐蚀制绒。
2、化学用品：
HNO3、HF、NaOH
3、反应式：
Si+2HNO3=SiO2+2NO+2H2O
SiO2+6HF=H2SiF6+2H2O
多晶绒面
8
多晶制绒
1、工艺控制参数：
扩散
扩散装置示意图
1、进舟；
5、推结扩散；
2、通氧气；
6、降温；
3、通磷源；
7、出舟。
4、升温；
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扩散
1、工艺控制参数：
时间、温度、气体流量。
2、工艺控制标准：
薄层方阻和外观
3、异常类型：
薄层方阻超出规定范围、硅片颜色异常等。
4、设备：
国产设备如四十八所、捷加创、七星等；国外设备有Tempress、CT等
太阳能电池（晶硅）简介
目录
1、晶硅太阳能电池及其原理； 2、常规晶硅太阳能电池工艺； 3、新型晶硅太阳能电池工艺；
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1、晶硅太阳能电池及其原理
吸收光子，产生电子空穴对。 电子空穴对被内建电场分离，在 PN结两端产生电势。 将PN结用导线连接，形成电流。 在太阳电池两端连接负载，实现 了将光能向电能的转换。
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2.3、刻蚀
刻蚀原理：
由于在扩散过程中，即使采用硅片的背对背扩散，硅片的所有表 面（包括正反面和边缘）都将不可避免地扩散上磷。PN结的正面所收 集到的光生电子会沿着边缘扩散有磷的区域流到PN结的背面，而造成 短路，因此需要将该短路通道去除。
刻蚀方法：
干法刻蚀：等离子刻蚀、激光刻蚀； 湿法刻蚀：RENA刻蚀、Schmid刻蚀。
SiO2 + 4 F* = SiF4 + O2↑ 15
湿法刻蚀
1、工艺控制参数：
溶液配比、刻蚀槽温度、设备带速等
2、工艺控制标准：
硅片减薄重量、薄层方阻变化量和硅片外观
3、异常类型：
硅片减薄重量超出规定范围、硅片颜色异常等。
4、设备：
湿法刻蚀设备主要为RENA和Schmid；等离子刻蚀国产设备比较多如四十八 所、捷加创、七星、北京微星等。
2、工艺控制标准：
硅片镀膜后颜色、氮化硅膜厚和折折射率。
3、异常类型：
色差、色斑颜色异常以及膜厚或者折射率超出规定范围。
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2.5、丝网印刷
丝网印刷基本原理：
丝网印版的部分孔能够透过油墨，漏印至承印物上； 印版上其余部分的网孔堵死，不能透过油墨，在承印物上 形成空白，这样通过印刷得到我们想要的图形。