硅太阳能电池制造工艺流程图
第5章 硅太阳能电池制造技术-2
自动上料的扩散炉以及已经掺杂了磷 的硅晶片。
&5.4.2
硅太阳能电池的制造技术 制造太阳能电池
自动上料的扩散炉。使用机器人设 备能够提升电池制造的可靠性，并 降低成本。
丝网印刷的生产线。
&5.4.2
硅太阳能电池的制造技术 制造太阳能电池
先进的丝网印刷机器，使 用摄像机来快速准确地排 布金属电极网的图案。
部分激光刻槽的横截图
&5.4.3
• 片状单晶表面完整，不须加工或少许加工就可制做器件；省掉部分切磨抛
工艺，大大提高了材料的利用率。
• 片状单晶拉制工艺技术高，难度大，温度控制非常精确，片状单晶工艺技
术目前处于研究阶段。
&5.3.5硅晶片和衬底-多晶硅
直拉单晶硅与铸造多晶硅的比较
①优点：直拉单晶硅为圆柱状，其硅片制备的圆形太阳电池不能 有效地利用太阳电池组件的有效空间，相对增加了太阳电池组件 的成本。如果将直拉单晶硅圆柱切成方柱，制备方形太阳电池，
成的有狭缝的模具浸在熔硅中，熔硅依靠毛细管作用，沿狭缝升到模具表 面和籽晶融合，用很快的速度拉出。生长片状单晶拉速可达50毫米/分。
• 片状单晶生长法现在多采用横向拉制。将有一平缺口的石英坩埚装满熔硅，
用片状籽晶在坩埚出口处横向引晶，快速拉出片状单晶。片状单晶横向拉
制时结晶性能好，生产连续，拉速快，可达20厘米/分。
在完成每个电池的效率测量工作 后，对它们进行排序以尽量减小 模块错配。
&5.4.2
硅太阳能电池的制造技术 制造太阳能电池
在进行压片之前排列 电池片。
&5.4.3
硅太阳能电池的制造技术 埋电极太阳能电池
埋电极太阳能电池是一种高效率的商业用太阳能电池，其特点是把金属电极镀到 激光形成槽内。埋电极技术克服了丝网印刷电极的许多缺点，这也使得埋电极太 阳能电池的效率能达到25%，比商业丝网印刷电池要高。
晶体硅太阳能电池原理与制造工艺
晶体硅太阳能电池原理与制造工艺晶体硅太阳能电池原理与制造工艺1.硅太阳能电池丄作原理与结构太阳能电池发电的原理主要是半导体的光电效应一般的半导体主要结构如图1-1:图1-1 半导体主要结构正电荷表示硅原子负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子当硅晶体中掺入其他的杂质如硼、磷等当掺入硼时硅晶体中就会存在着一个空穴它的形成可以参照图1-2o图1-2 P型半导体正电荷表示硅原子负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子黃色表示掺入的硼原子因为硼原子周围只有3个电子所以就会产生如图1-2所示的蓝色的空穴这个空穴因为没有电子而变得很不稳定容易吸收电子而中和形成Ppositive型半导体。
同样掺入磷原子以后因为磷原子有五个电子所以就会有一个电子变得非常活跃形成Nnegative型半导体。
黄色的为磷原子核红色的为多余的电子。
如图1-3所示。
图1-3 '型半导体正电荷表示硅原子负电荷表示圉绕在硅原子旁边的四个电子黃色表示掺入的磷原子当P型和'型半导体结合在一起时在两种半导体的交界面区域里会形成一个特殊的薄层界面的P型一侧带负电'型一侧带正电。
这是由于P型半导体多空穴X型半导体多自由电子出现了浓度差。
N区的电子会扩散到PP的“内电场”从而阻止扩区P区的空穴会扩散到N区一旦扩散就形成了一个由N指向散进行如图1-4所示。
达到平衡后就形成了这样一个特殊的薄层形成电势差这就是P\结。
图1-4内电场的形成当晶片受光后PN结中N型半导体的空穴往P 型区移动而P型区中的电子往X型区移动从而形成从X型区到P型区的电流。
然后在P\结中形成电势差这就形成了电源。
如图1-5所示图1 -5硅太阳电池结构示意图由于半导体结后如果在半导体中流动电阻非常大损耗也就非常不是电的良导体电子在通过pn大。
但如果在上层全部涂上金属阳光就不能通过电流就不能产生因此一般用金属网格覆盖p-n结如图1-6梳状电极以增加入射光的面积。
图1-6梳状电极及SiO2保护膜另外硅表面非常光亮会反射掉大量的太阳光不能被电池利用。
太阳能电池生产工艺
可编辑ppt
18
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。
可气相沉 积）
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
可编辑ppt
1
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）
可编辑ppt
2
可编辑ppt
3
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。
16
刻蚀过程的主要反应
放电过程
e-+CF4→CF3++F+2e
e-+CF3→CF2+F+e腐蚀过程
e-+CF4→CF3+F+eO2+e-→2O+e-
Si+4F→SiF4↑
3Si+4CF3→4C+3SiF4↑
2C+3O→CO↑+CO2↑
电池和组件生产工艺流程图
晶体硅太阳能电池生产工艺流程图电池片工艺流程说明：(1)清洗、制绒：首先用化学碱（或酸）腐蚀硅片，以去除硅片表面机械损伤层，并进行硅片表面织构化，形成金字塔结构的绒面从而减少光反射。
现在常用的硅片的厚度在 180μm 左右。
去除硅片表面损伤层是太阳能电池制造的第一道常规工序。
(2)甩干：清洗后的硅片使用离心甩干机进行甩干。
(3)扩散、刻蚀：多数厂家都选用P型硅片来制作太阳能电池，一般用POCl3液态源作为扩散源。
扩散设备可用横向石英管或链式扩散炉,进行磷扩散形成P-N结。
扩散的最高温度可达到850-900℃。
这种方法制出的PN结均匀性好，方块电阻的不均匀性小于10％，少子寿命大于10 微秒。
扩散过程遵从如下反应式：4POCl3＋3O2（过量）→ 2P2O5＋2Cl2（气）2P2O5＋5Si → 5SiO2 + 4P 腐蚀磷硅玻璃和等离子刻蚀边缘电流通路，用化学方法除去扩散生成的副产物。
SiO2 与HF生成可溶于水的SiF62-，从而使硅表面的磷硅玻璃（掺P2O5的SiO2）溶解，化学反应为：SiO2 ＋6HF → H2（SiF6）＋2H2O(4)减反射膜沉积：采用等离子体增强型化学气相沉积(PECVD: Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)积一层氮化硅减反射膜，不仅可以减少光的反射，而且由于在制备SiNx 减反射膜过程中有大量的氢原子进入，因此也起到了很好的表面钝化和体钝化的效果。
这是因为对于具有大量晶界的多晶硅材料而言，晶界的悬挂键被饱和，降低了复合中心的原因。
由于表面钝化和体钝化作用明显，就可以降低对制作太阳能电池材料的要求。
由于增强了对光的吸收，氢原子对太阳能电池起到很好的表面和体内钝化作用，从而提高了电池的短路电流和开路电压。
(5)印刷、烧结：为了从电池上获取电流，一般在电池的正、背两面制作电极。
正面栅网电极的形式和厚度要求一方面要有高的透过率，另一方面要保证栅网电极有一个尽可能低的接触电阻。
晶硅太阳能电池制造工艺流程及工序简介
ser刻蚀工序
❖ Laser刻蚀的目ห้องสมุดไป่ตู้、作用： 用激光切出绝缘沟道，可以使电池短路，减少电流泄漏。
硅片经Laser刻蚀后的示意图
18
7. 测试分选工序
❖ 主要是测量电池片的短路电流（JSC）、开路电压（VOC）、 填充因子（FF），经计算得出电池的光电转换效率（η） 。
❖ 根据电池的光电转换效率（η）对电池片进行分类。
2PO 5Si 5SiO 4P
25
2
这样就在硅片表面形成一层含有磷元素的SiO2，称之为磷硅玻璃。
去除磷硅玻璃的目的、作用：
1. 磷硅玻璃的厚度在扩散中工艺难控制，且其工艺窗口太小，不稳 定。
2. 磷硅玻璃的折射率在1.5左右，比氮化硅折射率（2.07左右）小， 若磷硅玻璃较厚会降低减反射效果。
3. 磷硅玻璃中含有高浓度的磷杂质，会增加少子表面复合，使电池 效率下降。
13
2. 扩散（POCl3液态扩散）
❖ 扩散的目的：制造太阳能电池的PN结。
❖ PN结是太阳能电池的“心脏” 。 ❖ 制造PN结，实质上就是想办法使受主杂质在半导体晶体内的一个
区域中占优势（P型），而使施主杂质在半导体内的另外一个区域 中占优势（N型），这样就在一块完整的半导体晶体中实现了P型 和N型半导体的接触。
2
单晶硅太阳电池
3
多晶硅太阳电池
4
非晶硅太阳电池
5
2. 硅太阳电池的制造工艺流程
❖ 下面我们就硅太阳电池的制造工艺流程以及各工序进行简 单的介绍。
❖ 晶体硅太阳能电池制造的常规工艺流程主要包括：硅片清 洗、绒面制备、扩散制结、（等离子周边刻蚀）、去 PSG(磷硅玻璃) 、PECVD 减反射膜制备、电极(背面电极、 铝背场和正电极) 印刷及烘干、烧结、Laser和分选测试等。 同时,在各工序之间还有检测项目,主要有抽样检测制绒效果、 抽样 测方块电阻、抽样测氮化硅减反射膜厚度和折射率等 项目。
硅太阳能电池制造工艺流程
硅太阳能电池制造工艺流程一、非晶硅薄膜太阳电池基础知识简介1976年美国RCA实验室的D.E.Conlson和C.R.Wronski在Spear形成和控制p-n结工作的基础上利用光生伏特(PV)效应制成世界上第一个a-Si太阳能电池，揭开了a-Si在光电子器件或PV组件中应用的幄幕。
目前a-Si多结太阳能电池的最高光电转换效率己达15% 。
图1为一般单结的非晶硅太阳能电池结构图，图2为非晶硅太阳能电池图1 非晶硅太阳能电池结构图图2 非晶硅柔性太阳能电池第一层，为普通玻璃,是电池载体。
第二层为绒面的TCO。
所谓TCO就是透明导电膜，一方面光从它穿过被电池吸收，所以要求它的透过率高；另一方面作为电池的一个电极，所以要求它导电。
TCO制备成绒面起到减少反射光的作用。
太阳能电池就是以这两层为衬底生长的。
太阳能电池的第一层为P层，即窗口层。
下面是i层，即太阳能电池的本征层，光生载流子主要在这一层产生。
再下面为n层，起到连接i和背电极的作用。
最后是背电极和Al/Ag电极。
目前制备背电极通常采用掺铝ZnO(A1),或简称AZO。
由于a-Si(非晶硅)多缺陷的特点，a-Si的p-n结是不稳定的，而且光照时光电导不明显，几乎没有有效的电荷收集。
所以，a-Si太阳能电池基本结构不是p-n结而是p-i-n结。
掺硼形成P区，掺磷形成n区，i为非杂质或轻掺杂的本征层(因为非掺杂的a-Si是弱n型)。
重掺杂的p、n区在电池内部形成内建势，以收集电荷。
同时两者可与导电电极形成欧姆接触，为外部提供电功率。
i区是光敏区，光电导／暗电导比在105～106，此区中光生电子、空穴是光伏电力的源泉。
非晶体硅结构的长程无序破坏了晶体硅电子跃迁的动量守恒选择定则，相当于使之从间接带隙材料变成了直接带隙材料。
它对光子的吸收系数很高，对敏感光谱域的吸收系数在1014cm-1以上，通常0.5µm左右厚度的a-Si就可以将敏感谱域的光吸收殆尽。
晶体硅太阳能电池的制造工艺流程
提高太阳能电池的转换效率和降低成本是太阳能电池技术发展的主流。
晶体硅太阳能电池的制造工艺流程说明如下：
（1）切片：采用多线切割，将硅棒切割成正方形的硅片。
（2）清洗:用常规的硅片清洗方法清洗,然后用酸(或碱）溶液将硅片表面切割损伤层除去30－50um。
（3）制备绒面：用碱溶液对硅片进行各向异性腐蚀在硅片表面制备绒面。
（4）磷扩散：采用涂布源（或液态源，或固态氮化磷片状源）进行扩散，制成PN＋结，结深一般为0。
3－0。
5um。
(5）周边刻蚀：扩散时在硅片周边表面形成的扩散层，会使电池上下电极短路,用掩蔽湿法腐蚀或等离子干法腐蚀去除周边扩散层。
（6）去除背面PN＋结.常用湿法腐蚀或磨片法除去背面PN＋结.
（7）制作上下电极：用真空蒸镀、化学镀镍或铝浆印刷烧结等工艺。
先制作下电极，然后制作上电极。
铝浆印刷是大量采用的工艺方法.
（8）制作减反射膜:为了减少入反射损失，要在硅片表面上覆盖一层减反射膜.制作减反射膜的材料有MgF2 ，SiO2 ,Al2O3，SiO ，Si3N4 ,TiO2 ，Ta2O5等。
工艺方法可用真空镀膜法、离子镀膜法，溅射法、印刷法、PECVD法或喷涂法等。
(9）烧结：将电池芯片烧结于镍或铜的底板上。
(10）测试分档:按规定参数规范，测试分类。
由此可见，太阳能电池芯片的制造采用的工艺方法与半导体器件基本相同，生产的工艺设备也基本相同，但工艺加工精度远低于集成电路芯片的制造要求,这为太阳能电池的规模生产提供了有利条件。
晶体硅太阳能电池的制造工艺流程
提高太阳能电池的转换效率和降低成本是太阳能电池技术发展的主流。
晶体硅太阳能电池的制造工艺流程说明如下:
（1）切片：采用多线切割,将硅棒切割成正方形的硅片.
（2）清洗：用常规的硅片清洗方法清洗,然后用酸（或碱）溶液将硅片表面切割损伤层除去30－50um。
（3）制备绒面:用碱溶液对硅片进行各向异性腐蚀在硅片表面制备绒面.
(4) 磷扩散：采用涂布源(或液态源，或固态氮化磷片状源）进行扩散,制成PN＋结，结深一般为0.3－0。
5um.
（5）周边刻蚀：扩散时在硅片周边表面形成的扩散层,会使电池上下电极短路,用掩蔽湿法腐蚀或等离子干法腐蚀去除周边扩散层。
(6）去除背面PN＋结。
常用湿法腐蚀或磨片法除去背面PN＋结.
（7）制作上下电极:用真空蒸镀、化学镀镍或铝浆印刷烧结等工艺。
先制作下电极，然后制作上电极.铝浆印刷是大量采用的工艺方法。
（8）制作减反射膜：为了减少入反射损失，要在硅片表面上覆盖一层减反射膜。
制作减反射膜的材料有MgF2 ，SiO2 ，Al2O3，SiO ，Si3N4 ，TiO2 ，Ta2O5等。
工艺方法可用真空镀膜法、离子镀膜法，溅射法、印刷法、PECVD法或喷涂法等.
（9）烧结：将电池芯片烧结于镍或铜的底板上。
（10）测试分档：按规定参数规范，测试分类.
由此可见,太阳能电池芯片的制造采用的工艺方法与半导体器件基本相同，生产的工艺设备也基本相同,但工艺加工精度远低于集成电路芯片的制造要求，这为太阳能电池的规模生产提供了有利条件。
太阳能电池的原理及制作流程图
太阳能电池的原理及制作流程图制作太阳能电池主要是以半导体材料为基础，其工作原理是利用光电材料吸收光能后发生光电于转换反应，根据所用材料的不同，太阳能电池可分为：1、硅太阳能电池；2、以无机盐如砷化镓III-V化合物、硫化镉、铜铟硒等多元化合物为材料的电池；3、功能高分子材料制备的大阳能电池；4、纳米晶太阳能电池等。
一、硅太阳能电池1．硅太阳能电池工作原理与结构太阳能电池发电的原理主要是半导体的光电效应，一般的半导体主要结构如下：图中，正电荷表示硅原子，负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。
当硅晶体中掺入其他的杂质，如硼、磷等，当掺入硼时，硅晶体中就会存在着一个空穴，它的形成可以参照下图：图中，正电荷表示硅原子，负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。
而黄色的表示掺入的硼原子，因为硼原子周围只有3个电子，所以就会产生入图所示的蓝色的空穴，这个空穴因为没有电子而变得很不稳定，容易吸收电子而中和，形成P（positive）型半导体。
同样，掺入磷原子以后，因为磷原子有五个电子，所以就会有一个电子变得非常活跃，形成N （negative）型半导体。
黄色的为磷原子核，红色的为多余的电子。
如下图。
N型半导体中含有较多的空穴，而P型半导体中含有较多的电子，这样，当P型和N 型半导体结合在一起时，就会在接触面形成电势差，这就是PN结。
当P型和N型半导体结合在一起时，在两种半导体的交界面区域里会形成一个特殊的薄层)，界面的P型一侧带负电，N型一侧带正电。
这是由于P型半导体多空穴，N型半导体多自由电子，出现了浓度差。
N区的电子会扩散到P区，P区的空穴会扩散到N区，一旦扩散就形成了一个由N指向P的“内电场”，从而阻止扩散进行。
达到平衡后，就形成了这样一个特殊的薄层形成电势差，这就是PN结。
当晶片受光后，PN结中，N型半导体的空穴往P型区移动，而P型区中的电子往N 型区移动，从而形成从N型区到P型区的电流。
然后在PN结中形成电势差，这就形成了电源。
单晶硅太阳能电池片生产工艺
单晶硅太阳能电池片生产工艺
（略）
1、物料准备
2、切割硅晶片
切割硅晶片是单晶硅太阳能电池片生产的第一个步骤，这个过程将硅晶片从大的硅片中切割成小的太阳能电池片。
使用高精度切割机，能够将硅晶片切割成厂家要求的尺寸，以保证最终产品的质量。
3、清洗和定层
接下来，单晶硅太阳能电池片会经过清洗和定层，并使用定层剂将太阳能电池片表面处理平整。
经过清洗和定层，不仅能够使太阳能电池片表面更加平整，还能提高太阳能利用率，以最大限度地提高太阳能电池片的质量和效率。
4、光刻
接下来，太阳能电池片会使用光刻技术进行光刻处理，以形成电路图案，然后撒上银粉，进行搭建，完成银电极的制作。
然后，再使用光刻显影剂将太阳能电池片表面的电路图案显影出来，最终形成精细的太阳能电池片表面电路。
5、焊接膜。
硅太阳能电池制造工艺流程图
PV的意思：它是英文单词Photovoltaic的简写，中文意思是“光生伏特”（简称“光伏”）。
在物理学中，光生伏特效应（简称为光伏效应），是指光照使不均匀半导体或半导体与金属组合的不同部位之间产生电位差的现象硅太阳能电池制造工艺流程图1、硅片切割，材料准备：工业制作硅电池所用的单晶硅材料，一般采用坩锅直拉法制的太阳级单晶硅棒，原始的形状为圆柱形，然后切割成方形硅片（或多晶方形硅片），硅片的边长一般为10~15cm，厚度约200~350um，电阻率约1Ω.cm的p型（掺硼）。
2、去除损伤层：硅片在切割过程会产生大量的表面缺陷，这就会产生两个问题，首先表面的质量较差，另外这些表面缺陷会在电池制造过程中导致碎片增多。
因此要将切割损伤层去除，一般采用碱或酸腐蚀，腐蚀的厚度约10um。
3、制绒：制绒，就是把相对光滑的原材料硅片的表面通过酸或碱腐蚀，使其凸凹不平，变得粗糙，形成漫反射，减少直射到硅片表面的太阳能的损失。
对于单晶硅来说一般采用NaOH加醇的方法腐蚀，利用单晶硅的各向异性腐蚀，在表面形成无数的金字塔结构，碱液的温度约80度，浓度约1~2%，腐蚀时间约15分钟。
对于多晶来说，一般采用酸法腐蚀。
4、扩散制结：扩散的目的在于形成PN结。
普遍采用磷做n型掺杂。
由于固态扩散需要很高的温度，因此在扩散前硅片表面的洁净非常重要，要求硅片在制绒后要进行清洗，即用酸来中和硅片表面的碱残留和金属杂质。
5、边缘刻蚀、清洗：扩散过程中，在硅片的周边表面也形成了扩散层。
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，以至成为废品。
目前，工业化生产用等离子干法腐蚀，在辉光放电条件下通过氟和氧交替对硅作用，去除含有扩散层的周边。
扩散后清洗的目的是去除扩散过程中形成的磷硅玻璃。
6、沉积减反射层：沉积减反射层的目的在于减少表面反射，增加折射率。
广泛使用PECVD淀积SiN ,由于PECVD淀积SiN时,不光是生长SiN作为减反射膜,同时生成了大量的原子氢,这些氢原子能对多晶硅片具有表面钝化和体钝化的双重作用,可用于大批量生产。
太阳能电池的原理及制作流程图
太阳能电池的原理及制作流程图制作太阳能电池主要是以半导体材料为基础，其工作原理是利用光电材料吸收光能后发生光电于转换反应，根据所用材料的不同，太阳能电池可分为:1、硅太阳能电池；2、以无机盐如砷化镓III—V化合物、硫化镉、铜铟硒等多元化合物为材料的电池;3、功能高分子材料制备的大阳能电池；4、纳米晶太阳能电池等。
21tyn。
com一、硅太阳能电池1．硅太阳能电池工作原理与结构太阳能电池发电的原理主要是半导体的光电效应，一般的半导体主要结构如下:图中,正电荷表示硅原子，负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。
当硅晶体中掺入其他的杂质，如硼、磷等，当掺入硼时，硅晶体中就会存在着一个空穴，它的形成可以参照下图：图中,正电荷表示硅原子，负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。
而黄色的表示掺入的硼原子，因为硼原子周围只有3个电子，所以就会产生入图所示的蓝色的空穴，这个空穴因为没有电子而变得很不稳定，容易吸收电子而中和，形成P （positive）型半导体. 同样，掺入磷原子以后，因为磷原子有五个电子，所以就会有一个电子变得非常活跃,形成N（negative）型半导体。
黄色的为磷原子核，红色的为多余的电子。
如下图。
N型半导体中含有较多的空穴，而P型半导体中含有较多的电子，这样，当P 型和N型半导体结合在一起时，就会在接触面形成电势差，这就是PN结。
当P型和N型半导体结合在一起时,在两种半导体的交界面区域里会形成一个特殊的薄层)，界面的P型一侧带负电，N型一侧带正电。
这是由于P型半导体多空穴，N型半导体多自由电子，出现了浓度差。
N区的电子会扩散到P区，P区的空穴会扩散到N区，一旦扩散就形成了一个由N指向P的“内电场”，从而阻止扩散进行。
达到平衡后,就形成了这样一个特殊的薄层形成电势差，这就是PN结。
当晶片受光后，PN结中，N型半导体的空穴往P型区移动，而P型区中的电子往N型区移动，从而形成从N型区到P型区的电流。
硅太阳能电池工艺[1]
![硅太阳能电池工艺[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/ee0eb455551810a6f52486c5.png)
硅太阳能电池工艺[1]
•等离子体刻蚀反应
首先，母体分子CF4在高能量的电子的碰撞 作用下分解成多种中性基团或离子。
PPT文档演模板
其次，这些活性粒子由于扩散或者在电场作 用下到达SiO2表面，并在表面上发生化学反 应。
生产过程中，CF4中掺入O2，这样有利于提 高Si和SiO2的刻蚀速率。
丝网印刷与烧结
PPT文档演模板
硅太阳能电池工艺[1]
PPT文档演模板
•电池片丝网印刷的三步 骤
❖ 背电极印刷及烘干 浆料：Ag /Al浆 如Ferro 3398
❖ 背电场印刷及烘干 浆料：Al浆 如Analog pase-12
❖ 正面电极印刷 浆料：Ag浆 如Dupont PV147
硅太阳能电池工艺[1]
硅太阳能电池工艺[1]
•扩散层薄层电阻及其测量
在太阳电池扩散工艺中，扩散层薄层电 阻（方块电阻）是反映扩散层质量是否 符合设计要求的重要工艺指标之一。
方块电阻也是标志进入半导体中的杂质 总量的一个重要参数。
PPT文档演模板
硅太阳能电池工艺[1]
•方块电阻的定义
PPT文档演模板
考虑一块长为l、宽 为a、厚为t的薄层 如右图。如果该薄 层材料的电阻率为ρ， 则该整个薄层的电 阻为
PPT文档演模板
硅太阳能电池工艺[1]
•等离子体刻蚀原理
PPT文档演模板
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，形成挥发性生成物 而被去除。它的优势在于快速的刻蚀速率同 时可获得良好的物理形貌 。（这是各向同性 反应）
本公司目前采用的是第一种方法。
晶体硅太阳能电池制造流程
晶体硅太阳能电池制造流程提高太阳能电池的转换效率和降低成本是太阳能电池技术发展的主流。
晶体硅太阳能电池的制造工艺流程说明如下：（1）切片：采用多线切割，将硅棒切割成正方形的硅片。
（2）清洗：用常规的硅片清洗方法清洗，然后用酸（或碱）溶液将硅片表面切割损伤层除去30－50um。
（3）制备绒面：用碱溶液对硅片进行各向异性腐蚀在硅片表面制备绒面。
（4）磷扩散：采用涂布源（或液态源，或固态氮化磷片状源）进行扩散，制成PN＋结，结深一般为0.3－0.5um。
（5）周边刻蚀：扩散时在硅片周边表面形成的扩散层，会使电池上下电极短路，用掩蔽湿法腐蚀或等离子干法腐蚀去除周边扩散层。
（6）去除背面PN＋结。
常用湿法腐蚀或磨片法除去背面PN＋结。
（7）制作上下电极：用真空蒸镀、化学镀镍或铝浆印刷烧结等工艺。
先制作下电极，然后制作上电极。
铝浆印刷是大量采用的工艺方法。
（8）制作减反射膜：为了减少入反射损失，要在硅片表面上覆盖一层减反射膜。
制作减反射膜的材料有MgF2 ，SiO2 ，Al2O3 ，SiO ，Si3N4 ，TiO2 ，Ta2O5等。
工艺方法可用真空镀膜法、离子镀膜法，溅射法、印刷法、PECVD 法或喷涂法等。
（9）烧结：将电池芯片烧结于镍或铜的底板上。
（10）测试分档：按规定参数规范，测试分类。
由此可见，太阳能电池芯片的制造采用的工艺方法与半导体器件基本相同，生产的工艺设备也基本相同，但工艺加工精度远低于集成电路芯片的制造要求，这为太阳能电池的规模生产提供了有利条件。
太阳能电池测试分选的必要性太阳能电池测试分选的必要性太阳能光伏电池通常用晶体硅或薄膜材料制造，前者由切割、铸锭或者锻造的方法获得，后者是在廉价的玻璃、不锈钢或塑料衬底上附上非常薄的感光材料制成。
但无论是作为当前太阳能光伏电池的主流的晶体硅光伏电池，还是具有价格优势的薄膜太阳电池，均需要大量的光电特性等功能特性测试。
太阳能电池制造工艺---工艺流程以及工序简介ppt课件
2.高温扩散（液态扩散） 3.去磷硅玻璃（去PSG） 4.沉积减反射膜（PECVD）
5.丝网印刷背电极 6.烘 干
7.丝网印刷背电场
8
2）、工序简介
目前硅太阳能电池制造工序主要有：
制绒清洗工序 扩散工序 PECVD工序 丝网印刷工序 烧结工序 Laser刻蚀工序 测试分选工序
扩散的目的：制造太阳能电池的PN结。
PN结是太阳能电池的“心脏” 。 制造PN结，实质上就是想办法使受主杂质在半导体晶体内的一个
区域中占优势（P型），而使施主杂质在半导体内的另外一个区域 中占优势（N型），这样就在一块完整的半导体晶体中实现了P型 和N型半导体的接触。
5POCl 3 600 C以上 3PCl 5 P2O5
17
ser刻蚀工序
Laser刻蚀的目的、作用： 用激光切出绝缘沟道，可以使电池短路，减少电流泄漏。
硅片经Laser刻蚀后的示意图
18
7. 测试分选工序
主要是测量电池片的短路电流（JSC）、开路电压（VOC）、 填充因子（FF），经计算得出电池的光电转换效率（η） 。
根据电池的光电转换效率（η）对电池片进行分类。
2
单晶硅太阳电池
3
多晶硅太阳电池
4
非晶硅太阳电池
5
2. 硅太阳电池的制造工艺流程
下面我们就硅太阳电池的制造工艺流程以及各工序进行简 单的介绍。
晶体硅太阳能电池制造的常规工艺流程主要包括：硅片清 洗、绒面制备、扩散制结、（等离子周边刻蚀）、去 PSG(磷硅玻璃) 、PECVD 减反射膜制备、电极(背面电极、 铝背场和正电极) 印刷及烘干、烧结、Laser和分选测试等。 同时,在各工序之间还有检测项目,主要有抽样检测制绒效 果、抽样 测方块电阻、抽样测氮化硅减反射膜厚度和折射 率等项目。
晶体硅太阳能电池的制造工艺流程
提高太阳能电池的转换效率和降低成本是太阳能电池技术发展的主流。
晶体硅太阳能电池的制造工艺流程说明如下：
（1) 切片：采用多线切割,将硅棒切割成正方形的硅片。
（2) 清洗：用常规的硅片清洗方法清洗，然后用酸(或碱）溶液将硅片表面切割损伤层除去30－50um。
(3）制备绒面：用碱溶液对硅片进行各向异性腐蚀在硅片表面制备绒面。
（4) 磷扩散：采用涂布源(或液态源,或固态氮化磷片状源）进行扩散,制成PN＋结，结深一般为0.3－0。
5um.
(5) 周边刻蚀：扩散时在硅片周边表面形成的扩散层，会使电池上下电极短路,用掩蔽湿法腐蚀或等离子干法腐蚀去除周边扩散层。
（6）去除背面PN＋结。
常用湿法腐蚀或磨片法除去背面PN＋结。
（7）制作上下电极：用真空蒸镀、化学镀镍或铝浆印刷烧结等工艺。
先制作下电极,然后制作上电极。
铝浆印刷是大量采用的工艺方法。
（8）制作减反射膜：为了减少入反射损失，要在硅片表面上覆盖一层减反射膜。
制作减反射膜的材料有MgF2 ,SiO2 ，Al2O3，SiO ，Si3N4 ，TiO2 ，Ta2O5等。
工艺方法可用真空镀膜法、离子镀膜法，溅射法、印刷法、PECVD法或喷涂法等。
（9）烧结：将电池芯片烧结于镍或铜的底板上。
（10）测试分档：按规定参数规范，测试分类。
由此可见，太阳能电池芯片的制造采用的工艺方法与半导体器件基本相同，生产的工艺设备也基本相同，但工艺加工精度远低于集成电路芯片的制造要求，这为太阳能电池的规模生产提供了有利条件.。
晶体硅太阳能电池生产工艺流程图
晶体硅太阳能电池生产工艺流程图电池片工艺流程说明：(1)清洗、制绒：首先用化学碱（或酸）腐蚀硅片，以去除硅片表面机械损伤层，并进行硅片表面织构化，形成金字塔结构的绒面从而减少光反射。
现在常用的硅片的厚度在180μm 左右。
去除硅片表面损伤层是太阳能电池制造的第一道常规工序。
(2)甩干：清洗后的硅片使用离心甩干机进行甩干。
(3)扩散、刻蚀：多数厂家都选用P型硅片来制作太阳能电池，一般用POCl3液态源作为扩散源。
扩散设备可用横向石英管或链式扩散炉,进行磷扩散形成P-N结。
扩散的最高温度可达到850-900℃。
这种方法制出的PN结均匀性好，方块电阻的不均匀性小于10％，少子寿命大于10 微秒。
扩散过程遵从如下反应式：4POCl3＋3O2（过量）→ 2P2O5＋2Cl2（气）2P2O5＋5Si → 5SiO2 + 4P腐蚀磷硅玻璃和等离子刻蚀边缘电流通路，用化学方法除去扩散生成的副产物。
SiO2 与HF生成可溶于水的SiF62-，从而使硅表面的磷硅玻璃（掺P2O5的SiO2）溶解，化学反应为：SiO2＋6HF → H2（SiF6）＋2H2O(4)减反射膜沉积：采用等离子体增强型化学气相沉积(PECVD:Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 技术在电池表面沉积一层氮化硅减反射膜，不仅可以减少光的反射，而且由于在制备SiNx 减反射膜过程中有大量的氢原子进入，因此也起到了很好的表面钝化和体钝化的效果。
这是因为对于具有大量晶界的多晶硅材料而言，晶界的悬挂键被饱和，降低了复合中心的原因。
由于表面钝化和体钝化作用明显，就可以降低对制作太阳能电池材料的要求。
由于增强了对光的吸收，氢原子对太阳能电池起到很好的表面和体内钝化作用，从而提高了电池的短路电流和开路电压。
(5)印刷、烧结：为了从电池上获取电流，一般在电池的正、背两面制作电极。
正面栅网电极的形式和厚度要求一方面要有高的透过率，另一方面要保证栅网电极有一个尽可能低的接触电阻。
太阳能电池的原理及制作流程图
太阳能电池的原理及制作流程图制作太阳能电池主要是以半导体材料为基础，其工作原理是利用光电材料吸收光能后发生光电于转换反应，根据所用材料的不同，太阳能电池可分为：1、硅太阳能电池；2、以无机盐如砷化镓III-V化合物、硫化镉、铜铟硒等多元化合物为材料的电池；3、功能高分子材料制备的大阳能电池；4、纳米晶太阳能电池等。
一、硅太阳能电池1．硅太阳能电池工作原理与结构太阳能电池发电的原理主要是半导体的光电效应，一般的半导体主要结构如下：图中，正电荷表示硅原子，负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。
当硅晶体中掺入其他的杂质，如硼、磷等，当掺入硼时，硅晶体中就会存在着一个空穴，它的形成可以参照下图：图中，正电荷表示硅原子，负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。
而黄色的表示掺入的硼原子，因为硼原子周围只有3个电子，所以就会产生入图所示的蓝色的空穴，这个空穴因为没有电子而变得很不稳定，容易吸收电子而中和，形成P （positive）型半导体。
同样，掺入磷原子以后，因为磷原子有五个电子，所以就会有一个电子变得非常活跃，形成N（negative）型半导体。
黄色的为磷原子核，红色的为多余的电子。
如下图。
N型半导体中含有较多的空穴，而P型半导体中含有较多的电子，这样，当P 型和N型半导体结合在一起时，就会在接触面形成电势差，这就是PN结。
当P型和N型半导体结合在一起时，在两种半导体的交界面区域里会形成一个特殊的薄层)，界面的P型一侧带负电，N型一侧带正电。
这是由于P型半导体多空穴，N型半导体多自由电子，出现了浓度差。
N区的电子会扩散到P区，P区的空穴会扩散到N区，一旦扩散就形成了一个由N指向P的“内电场”，从而阻止扩散进行。
达到平衡后，就形成了这样一个特殊的薄层形成电势差，这就是PN结。
当晶片受光后，PN结中，N型半导体的空穴往P型区移动，而P型区中的电子往N型区移动，从而形成从N型区到P型区的电流。
然后在PN结中形成电势差，这就形成了电源。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
硅太阳能电池制造工艺流程图
1、硅片切割，材料准备：工业制作硅电池所用的单晶硅材料，一般采用坩锅直拉法制的太阳级单晶硅棒，原始的形状为圆柱形，然后切割成方形硅片（或多晶方形硅片），硅片的边长一般为10~15cm，厚度约200~350um，电阻率约1.cm的p型（掺硼）。
2、去除损伤层：
1、硅片切割，材料准备：
工业制作硅电池所用的单晶硅材料，一般采用坩锅直拉法制的太阳级单晶硅棒，原始的形状为圆柱形，然后切割成方形硅片（或多晶方形硅片），硅片的边长一般为10~15cm，厚度约200~350um，电阻率约1Ω.cm的p型（掺硼）。
2、去除损伤层：
硅片在切割过程会产生大量的表面缺陷，这就会产生两个问题，首先表面的质量较差，另外这些表面缺陷会在电池制造过程中导致碎片增多。
因此要将切割损伤层去除，一般采用碱或酸腐蚀，腐蚀的厚度约10um。
3、制绒：
制绒，就是把相对光滑的原材料硅片的表面通过酸或碱
腐蚀，使其凸凹不平，变得粗糙，形成漫反射，减少直射到硅片表面的太阳能的损失。
对于单晶硅来说一般采用NaOH 加醇的方法腐蚀，利用单晶硅的各向异性腐蚀，在表面形成无数的金字塔结构，碱液的温度约80度，浓度约1~2%，腐蚀时间约15分钟。
对于多晶来说，一般采用酸法腐蚀。
4、扩散制结：
扩散的目的在于形成PN结。
普遍采用磷做n型掺杂。
由于固态扩散需要很高的温度，因此在扩散前硅片表面的洁净非常重要，要求硅片在制绒后要进行清洗，即用酸来中和硅片表面的碱残留和金属杂质。
5、边缘刻蚀、清洗：
扩散过程中，在硅片的周边表面也形成了扩散层。
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，以至成为废品。
目前，工业化生产用等离子干法腐蚀，在辉光放电条件下通过氟和氧交替对硅作用，去除含有扩散层的周边。
扩散后清洗的目的是去除扩散过程中形成的磷硅玻璃。
6、沉积减反射层：
沉积减反射层的目的在于减少表面反射，增加折射率。
广泛使用PECVD淀积SiN ,由于PECVD淀积SiN时,不光是生长SiN作为减反射膜,同时生成了大量的原子氢,这些氢原子能对多晶硅片具有表面钝化和体钝化的双重作用,可用于大批量生产。
7、丝网印刷上下电极：
电极的制备是太阳电池制备过程中一个至关重要的步骤，它不仅决定了发射区的结构，而且也决定了电池的串联电阻和电池表面被金属覆盖的面积。
，最早采用真空蒸镀或化学电镀技术，而现在普遍采用丝网印刷法，即通过特殊的印刷机和模版将银浆铝浆（银铝浆）印刷在太阳电池的正背面，以形成正负电极引线。
8、共烧形成金属接触：
晶体硅太阳电池要通过三次印刷金属浆料，传统工艺要用二次烧结才能形成良好的带有金属电极欧姆接触，共烧工艺只需一次烧结，同时形成上下电极的欧姆接触。
在太阳电池丝网印刷电极制作中，通常采用链式烧结炉进行快速烧结。
9、电池片测试：
完成的电池片经过测试分档进行归类。