太阳电池工艺培训资料

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波长
制绒后 制绒前
制绒前后硅片表面对光 的反射率比较
硅片表面化 学腐蚀处理 (一次清洗)
硅片腐蚀量与电池片 参数的关系(多晶)
硅片表面化学腐蚀处理(一 次清洗)
添加标题
常见清洗不良 品现象
添加标题
“雨点”&白 斑
制PN结(扩散)
目的:在P型硅表面上渗透入很薄的一层磷,使前表面变成N型,体携带POCL3分子进入扩散炉管,使之反应生 成磷沉淀在表层。磷在高温下渗透入硅片内部形成N区。
P图O4CPl3O液C态L3源+扩散5O原2理= 2P2O5 + 6Cl2↑扩散后硅片截面示意图 2P2O5 + 5Si = 4P + 5SiO2
硅片表面化学腐蚀处理(一次清洗)
多晶:利用硝酸的强氧化性和氢氟酸的络合性,对硅进行氧化和络 合剥离,导致硅表面发生各向同性非均匀性腐蚀,从而形成类 似“凹陷坑”状的绒面。
Si + HNO3 → SiO2 + NOx ↑ + H2O SiO2 + 6HF → H2SiF6 + 2H2O
主要腐蚀酸:硝酸+氢氟酸; 常用缓和剂:去离子水、醋酸、磷酸、硫酸等; 溶液温度:0~30度(根据不同溶液配比进行调整); 制绒时间:0~10分钟;
镀减反射膜 (PECVD)
表面划伤: 硅片镀膜后,避免硅片与石 英吸笔之间、硅片与硅片之 间产生相互摩擦;
印刷和烧结
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目的:在电池上下表面各印上电极图形,经烧结与硅片形成欧 姆接
触。 原理:银浆,铝浆印刷过的硅片,通过烘干有机溶剂完全挥发,
膜 层收缩成为固状物紧密粘附在硅片上,可视为金属电极材料层 和硅片接触在一起。当硅片投入烧结炉共烧时,金属材料融入 到硅里面,之后又几乎同时冷却形成再结晶层,也就是在金属 和晶体接触界面上生长出一层外延层,如果外延层内杂质成份 相互合适,这就获得了欧姆接触。 印刷工艺流程: 印刷背电极 → 烘干 →印刷背电场 → 烘干 →印刷正面栅线 烧结工艺流程: 印刷完硅片 → 烘干 →升温 → 降温共晶 → 冷却
制PN结 (扩散)
扩散的原理
制PN结(扩散)
•扩散的变化方向
•选择性发射极:在栅线覆盖区域进行重掺(方阻20左右),未覆 ○ 盖区域进行轻掺(方阻80左右)。
•发射极浅结:降低表面方块电阻(方阻60以上),减少死层和体 ○ 内复合,提高电池短波相应能力。
•链式扩散:在硅片表面喷涂或印刷磷酸(磷浆),然后利用链式 大。
按照一定的要求进行分类。
• 原理:利用太阳能电池的光谱特性,温度特性,输出特性等,通过
相关参数的测定和计算,来表达电池的电性能情况。(具体内 容非常复杂,这里不再赘述)
• 重要参数
光照强度:100mw/cm2(即1000W/m2) 转换效率,功率,电池片面积(125单晶为例148.6cm2)的关系: 功率=光照强度*面积 *转换效率 短 路 电 流 ( I s c ) , 开 路 电 压 ( Vo c ) , 填 充 因 子 ( F F ) , 功 率 的 关 系 : 功率=Isc*Voc*FF 最大工作电流(Im),最大工作电压(Vm),功率的关系: 功率=Im*Vm 串联电阻(Rs),并联电阻(Rsh);

行体钝化。( mc-Si 多晶硅) • 原理 : PECVD是借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体电
离,在局部形成等离子体,而等离子化学活性很强, 很容易发
生反应,在基片上沉积出所期望的薄膜。
直接式PECVD
间接式PECVD
镀减反射膜 (PECVD)
利用波的干涉原理 来达到减反射效果
反射率
印刷和烧结
烧结完电池片外观: 单晶硅电池片 多晶硅电池片 丝网印刷和烧结发展趋势
1. 栅线高精化,利用高精密网版把细栅线做到 100u以下。
2. 烧结炉的发展追求RTP(快速热处理)
印刷和 烧结
印刷和烧结
印刷后太阳电池电池模型图
常见印刷不良
虚印
漏浆
常见印刷 不良
虚印/断线
单片测试和分选
• 目的:通过模拟太阳光太阳能电池进行参数测试和分析,将电池片
添加标题 改善方案:
添加标题
增加异丙醇的 量可以去除 “雨点”现象;
添加标题
白斑-绒面发 白
添加标题 改善方案:
添加标题
增加溶液浓度、提高温度、 延长腐蚀时间等可以改善 “白斑”现象,但会增加 硅片的腐蚀量;仍需不断 总结经验;
硅片表面化学腐蚀处理(一次清洗)
常见清洗不良品现象
手指印
禁止不带一次性手套或者乳胶手套而直 接用手接触硅片表面;
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如同RENA的设备一样,集成湿法刻蚀
设备,从而缩减流程。
去PSG(二次清洗)
二次清洗不良片——”水纹片“
水纹片 改善方案: ① 减少硅片暴露在空气中的时间; ② 在甩干之前将紧贴在一起的硅片人为分开; ③ 增加硅片之间的间隙,防止硅片紧贴在一起,等等
镀减反射膜(PECVD)
• 目的:在硅片前表面均匀的镀上一层高效的减反射膜,并对mc-Si
1
硅提纯:最终产品 是多晶原生料;
3
单/多晶电池:最 终产品是电池;
5
系统工程:最终产 品是系统工程;
2
拉晶/铸锭切片: 最终产品是硅片;
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组件封装:最终产 品是组件;
晶体硅太阳能光伏产业链主要包括:
晶体硅太阳能电池生产的工艺流程
Chemical Etching
硅片表面化学 腐蚀处理(一
次清洗)
Diffusion 扩散
刻蚀线过宽
去PSG(二次清洗)
1
目的:去除硅片表面的P-Si玻璃层
(PSG),为加镀减反射膜做准备。
2
原理 :利用HF和硅片表面的P-Si玻璃
层反应,并使之络合剥离,以
3
达到清洗的目的。
4
HF + SiO2 → H2SiF6 + H2O
5
去PSG发展方向:
6
相对来讲,二次清洗是比较简单的工艺,
之后的发展应该会
硅片表面化学腐蚀处理(一次清洗)
绒面微观图 100X光学显微镜-单晶 1000X电子扫描镜-单晶 100X金相显微镜-单晶 1000X电子扫描镜-多晶 5000X电子扫描镜-多晶 1000X电子扫描镜-多晶
硅片表面化学腐蚀处理(一次清洗)
反射率
制绒前后硅片表面的反射率对比曲线
60%
55%
50%
45%
• 目的:去除硅片表面的损伤层,制做能够减少表面太阳光反射的
陷光结构。
• 原理 :
单晶:利用碱溶液对单晶硅各个晶面腐蚀速率的不同,在硅片表面形 成类似“金字塔”状的绒面。
2 2 3 2 S i + 2 Na O H + H O = Na S i O + 2 H ↑
常用碱的浓度为0.5~3%,根据实际制绒效果进行调整; 硅酸钠被加入到溶液中起缓冲作用; 异丙醇被加入到溶液中起消泡剂的作用; 制绒溶液温度:80~90度(根据实际制绒效果进行调整); 制绒时间:10~40分钟(根据不同溶液配比进行调整);
“水纹”
改善方案:
从溶液中取片时向硅片表面不断的喷水, 保持硅片表面湿润可以改善此种现象;另 外,排掉部分溶液,补充新溶液或者重新 配制溶液也可以改善此种现象;
硅片表面化学腐蚀处 理(一次清洗)
常见清洗不良品现象 表面油污、表面划痕、制绒后规则 性出现“区域线”等异常现象归结 为硅片问题,我们也要在工作中不 断总结经验,如何解决这些问题。
激光去边:利用激光束的高能量使硅熔化,在硅片背表面划槽, 用来隔断N层和P层,以达到分离的目的。
• 去边的发展方向:
由于湿法刻蚀的优势比较明显,相对转换效率较高,因此以后 采用湿法刻蚀的厂家将会越来越多。
常见刻蚀不良现象
改善方案:
夹紧环氧板或者在不影响刻蚀效果的 情况下调整气体流量、功率和刻蚀时 间;
三.我们所生产的太阳能电池只要受到阳光或灯光的照射,就能够把光能转变为电能,它的工作原 理的基础是半导体PN结的光生伏打效应。当太阳光或其他光照射半导体的PN结时,就会在PN结 的两边出现电压(光生电压),假如从PN结两端引出回路,就会产生电流,太阳能电池就可以工 作了。
整个光伏产业链
整个光伏产业链
Cell testing& sorting 电池片测试分选
Printing& sintering 制作上下电极及烧结
Edge etch 去边结
Anti-reflective coating
制做减反射膜
太阳电池的生产工艺流 程
Cleaning process 去PSG
硅片表面化学腐蚀处理(一次清洗)
使反应气体激活成活性粒子,这些活性 粒子与需要被刻蚀区域
的Si/SiO2发生反应,形成挥发性生成 物而被去除。
刻蚀
• 原理 :
湿法刻蚀(背腐蚀):利用HF-HNO3溶液,对硅片背表面和边缘进 行高速腐蚀,以达到去掉边缘层和消除背面绒面的作用。
Si + HNO3 → SiO2 + NOx ↑ + H2O SiO2 + 6HF → H2SiF6 + 2H2O
单片测试和分选









202X
Is c * V o c * F F Is c * V o c * F F
E ff P in
电 池 片 面 积 * 1 0 0 0 W /m 2* 1 0 0 %
太阳电池工艺培训资料
什么是太阳能光伏技术
一.太阳是能量的天然来源。地球上每一个活着的生物之所以具有发挥作用的能力,甚至于是它的生 存,都是由于直接或间接来自于太阳的能量。
二.太阳能是一种辐射能,太阳能发电就意味着---要将太阳光直接转换成电能,它必须借助于能 量转换器才能转换成为电能。这种把光能转换成为电能的能量转换器,就是太阳能电池。
扩散炉进行扩散,特点产能
制PN结(扩散)
单面扩散示意图
制PN结(扩散)——常见扩散不良现象
表面有点状或者块状斑迹,产生该 现象的原因是硅片在扩散前表面被 污染(水、偏磷酸、灰尘等);
刻蚀
目的:去除硅片边缘的N型区域,将硅 片内部的N层和P层隔离
开,以达到 PN结的结构要求。
原理 :
干法刻蚀(等离子刻蚀):等离子刻蚀 是采用高频辉光放电反应,
51% 46% 41% 36% 31% 26% 21% 16% 11%
6% 1%
300
制绒后与镀膜后硅片表面的反射率对比
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500
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700
800
900
1000
1100
波长
制绒后 镀膜后
SiH4NH3SixNyHz
镀减反射膜(PECVD)
镀减反射膜(PECVD)
常见不良片 绒面色差/色斑:
因为绒面不良而造成PECVD 处镀膜不良,需从制绒工序 进行改善;
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