太阳能电池生产工艺

扩散工艺步骤及条件



进舟：速度230—280mm/min。 通大氮：时间5min， 流量27000±5000ml/min。 通小氮和氧气：时间35min，O2流量 400±40ml/min，N2流量2400±40ml/min 通大氮和氧气：时间5min，流量 27000±5000ml/min。 出舟：速度230—280mm/min。 温度：800℃—900℃ 质量目标：扩散后表面颜色均匀，方块电阻大小
生产管理的需求



工艺需求—能够不断优化工艺，持续改进。 品质需求 成本需求 安全需求 标准化生产的需求 操作简单方便的需求 保护环境的需求。

目的：表面钝化和减少光的反射，降低载 流子复合速度和增加光的吸收。 原理：硅烷与氨气反应生成氮化硅淀积在 硅片表面形成减反射膜。反应过程中有大 量的氢离子注入，使硅片中悬挂键饱和， 达到表面钝化和体钝化的目的，有效降低 了载流子的复合，提高了电池的短路电流 和开路电压。
SiH4+NH3→Si3N4+10H2
管式PECVD
设备要求：管内气氛 均匀、恒温区温度均匀 稳定。气路系统、工艺 管、真空系统密封可靠， 使用安全 。工艺稳定性 和重复性好，精确度高， 射频频率稳定。

丝网印刷

目的；印刷电极和背场，使电流能够输出， 提升电池转换效率。 原理：给硅片表面印刷一定图形的银浆或 铝浆，通过烧结后形成欧姆接触，使电流 有效输出。正面电极通常印成栅线状，是 为了克服扩散层的方块电阻且使光线有较 高的透过率。背面电极布满大部分或整个 背面，目的是克服由于电池串联而引起的 电阻。
酸洗



目的；去除硅片表面金属离子和绒面后的 残留药液， 原理；主要利用的是酸碱中和反应。 条件；10%盐酸，时间10min
漂洗

目的；去除氧化层（SiO2）。 原理；SiO2+6HF=H2SiF6+2H2O 条件；HF溶液8%—10%，时间10min。 注★清洗工艺每个小环节之后，均需用去离子水 将硅片冲洗干净，以免残留药液影响倒下个小环 节的正常进行。 去离子水是指纯水，指的是将水中的强电解质去 除并且将弱电解质去除到一定程度的水。其电阻 率越大，电导率约小则级别越高。
丝网印刷工艺步骤及要求
工艺步骤：背极（银浆） →烘干→背场（铝浆） → 烘干→栅极（银浆) →烘干。 要求：背极厚度小于20微米，烘干温度设定160 ℃—200℃。 背场厚度20—35微米，具体根据片源而定。烘干 温度160℃—240℃，具体根据浆料确定。 栅极要求印刷图案完整、清晰、均匀、对称，无 漏浆及较大断线。烘干温度160℃—240℃，具体据 浆料确定。

丝网印刷机
印刷达标的电池片
烧结

目的：形成烧结合金和欧姆接触及去除背结。 原理： 烧结合金是指高温下金属和硅形成的合金，主要 有正栅的银硅合金、背场的铝硅合金、背电极的 银铝合金。
烧结过程实际上是一个高温扩散过程，是一个对 硅掺杂的过程，需加热到铝硅共熔点（577℃） 以上。经过合金化后，随着温度的下降，液相中 的硅将重新凝固出来，形成含有少量铝的结晶层， 它补偿了N层中的施主杂质，从而得到以铝为受 主杂质的P层，达到了消除背结的目的。

洗磷

目的：去除硅片表面氧化层及扩散时形成的磷硅
玻璃(磷硅玻璃是指P2O5与SiO2的混合物）。 原理：P2O5溶于HF酸 SiO2+6HF=H2SiF6+2H2O H2SiF6可溶于水 条件：HF浓度8％-10％ 洗磷后需用去离子水将硅片冲洗干净并甩干。
PECVD（等离子体增强化学气相沉 积）

PECVD镀SiNx:H薄膜-平板式PECVD
PECVD（德）工艺步骤及条件



工艺步骤：分17步。进舟→慢抽真空→快抽 真空→调压→恒温→恒压→检漏→调压→ 淀积→淀积→淀积→抽真空稀释尾气→清 洗→抽真空→抽真空→充氮→退舟。 条件：温度480℃，淀积压强200Pa，射频功 率1800W，抽空设定压强0.5pa，进出舟设定 15%。 质量目标：淀积后表面颜色深蓝且均匀。

绒面



目的；制作绒面，减少反射，提升硅片对光吸收效 率。 原理；利用Si在稀NaOH溶液中的各向异性腐蚀，在 硅片表面形成无数个3—6微米的金字塔结构，这样光 照在硅片表面便会经过多次反射和折射，增加了对 光的吸收。 条件；生产常用NaOH质量分数1%左右，Na2SiO3 1.5%—2%，乙醇或异丙醇每次约加200—400ml(50L混 合液）。温度85±5℃,时间15—45min，具体工艺据 硅片种类、减薄后厚度和上次生产情况而定。 质量目标：绒面后硅片表面颜色深灰无亮点、均匀、 气泡印小，无篮脚印、白花等现象。400倍显微镜下 大小符合标准，倒金字塔结构均匀。

太阳能电池的品质要求

尽可能高的转换效率
表面状况良好（颜色均匀，图案完整、清 晰、对称）。 低损耗（硅片破损率低）。 弯曲度小。


生产高效率电池片应具备的条件


工艺—有优良的工艺并且与设备匹配。 设备—稳定性好，维修频率低，日损耗小 精确度高，便于标准化生产，操作简单安 全，配套设施齐全。 环境—净化级别达标，避免产品污染。 操作—按照SOP操作，避免污染。 原材料及辅助用料—用料品质达标。
超声波清洗


机械切片以后会在硅片表面形成10—40微米 的损伤层，且表面有油脂、松香、石蜡、 金属离子等杂质。 工艺目的；主要是去除油脂、松香、石蜡 等杂质。 工艺原理；超声振动使油珠滚落，物理去 油。 条件；去离子水一定量，温度60—90℃，时 间10—40min。
超声波清洗机
设备要求：稳定性 好，精确度高（温 度、时间），操作 方便（换水方便）。
单晶硅太阳能电池生 产工艺
工艺流程及各环节工艺目的和原理
工艺流程
清洗制绒（超声波清洗→减薄→喷淋→绒面）
→（喷淋→酸洗→喷淋→漂洗→喷淋→甩干）→扩 散（合片→扩散→卸片） →刻蚀（叠片→上夹具→刻蚀→插片)→洗磷（去磷 硅玻璃→喷淋→甩干）→PECVD →丝网印刷 [丝印1（背极）→丝印2（背场）→丝 印3（栅极）]→烧结（试烧→批量烧结）

刻蚀过程的主要反应
放电过程
e-+CF4→CF3++F+2e
e-+CF4→CF3+F+e-
e-+CF3→CF2+F+eO2+e-→2O+e腐蚀过程 Si+4F→SiF4↑ 3Si+4CF3→4C+3SiF4↑ 2C+3O→CO↑+CO2↑
等离子体刻蚀机
设备要求： 工艺重复性好， 刻蚀速度快、 均匀性好 。 密封性能好、 操作安全

减薄
工艺目的；去除表面损伤层和部分杂质。 工艺原理；利用硅在浓NaOH溶液中的各向 同性腐蚀除去损伤层。 Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑ 工艺条件；生产常用NaOH溶液质量分数为 20%左右，温度85±5℃，时间0.2—3min 具体据原始硅片的厚度和表面损伤情况而定。
烧结工艺条件

烧结工艺较为灵活，设定时应考虑以下因 素：
烧结炉的特点，如烧结温区数目，高温区 长度，带速设定等等。 原始硅片的电阻率。 绒面后硅片厚度。 扩散后方块电阻 印刷背场厚度。


网带式烧结炉
设备要求： 网带运行平稳、 温度均匀、可 靠性高。节能 环保，气流稳 定，能提供理 想燃烧环境且 及时排出废气。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
一般在40±5欧姆之间.
扩散炉
设备要求： 精确度高 可准确控制反应管 的实际工艺温度 和气 流量。 用于长时间连续工作、 高精度、高稳定性、 自动控制。

48所三管扩散炉
刻蚀
目的；去除周边短路环。 原理：在辉光放电条件下，CF4和O2生成等离子体，交替 对周边作用，使周边电阻增大。 CF4→C4++4FO2→2O2F+Si→SiF4 SiF4挥发性高，随即被抽走。 工艺条件：CF4︰O2=10︰1 板流：0.35—0.4A 板压：1.5—2KV 压强：80—120Pa 刻蚀时间：10—16min 质量目标;刻边电阻大于5KΩ，刻边宽度1—2mm间。

清洗机

设备要求：稳定性好，精确度高，密闭性 能好，有抽风装置，便于标准化生产，操 作简单安全。
烘干

目的：烘干。 原理：热吹风（~75 ℃ ）去除硅片表面残 留的水。
扩散
目的；形成PN结。 原理；（POCL3液态源高温扩散），POCL3 在高温下经过一系列化学反应生成单质P， P在高温下扩散进入硅片表面，与本已经掺 B的硅形成PN结。 4POCl3+3O2→2P2O5+6Cl2 2P2O5+5Si→5SiO2+4P