光伏电池制备工艺-项目三-扩散
太阳能电池片扩散工艺.
扩散工艺培训一、扩散目的在P 型衬底上扩散N 型杂质形成PN 结。
达到合适的掺杂浓度ρ/方块电阻R □。
即获得适合太阳能电池PN 结需要的结深和扩散层方块电阻。
R □的定义：一个均匀导体的立方体电阻 ,长L ，宽W ，厚d R= ρ L / d W =(ρ/d) (L/W)此薄层的电阻与（L / W ）成正比，比例系数为（ ρ /d ）。
这个比例系数叫做方块电阻，用R □表示： R □ = ρ / dR = R □（L / W ）二、太阳电池磷扩散方法1、三氯氧磷（POCl 3）液态源扩散（本公司现在采用的方法）2、喷涂磷酸水溶液后链式扩散3、丝网印刷磷浆料后链式扩散三、磷扩散的基本原理三氯氧磷（POCl 3）在高温下（>600℃）分解生成五氯化磷（PCl 5）和五氧化二磷（P 2O 5），其反应式如下：生成的五氧化二磷（P 2O 5）在扩散温度下与硅反应，生成二氧化硅（SiO 2）和由上面反应式可以看出，三氯氧磷（POCl 3）热分解时，如果没有外来的氧（O 2）参与其分解是不充分的，生成的五氯化磷（PCl 5）是不易分解的，并且对硅有腐蚀作用，破坏硅片的表面状态。
但在有外来O 2存在的情况下，五氯化磷（PCl 5）会进一步分解成五氧化二磷（P 2O 5）并放出氯气（Cl 2）其反应式如下：生成的五氧化二磷（P 2O 5）又进一步与硅作用，生成二氧化硅(SiO 2)和磷原子，由此可见，在磷扩散时，为了促使五氯化磷（PCl 5）充分的分解和避免五氯化磷（PCl 5）对硅片表面的腐蚀作用，必须在通氮气的同时通入一定流量的氧气 。
在有氧气的存在时，三氯氧磷（POCl 3）热分解的反应式为：三氯氧磷（POCl 3）分解产生的五氧化二磷（P 2O 5）淀积在硅片表面，五氧化二磷（P 2O 5）与硅反应生成二氧化硅（SiO 2）和磷原子，并在硅片表面形成一层磷-硅玻璃，然后磷原子再向硅中进行扩散。
三氯氧磷（POCl 3）液态源扩散方法具有生产效率较高，得到PN 结均匀、平整和扩散层表面良好等优点，这对于制作具有大面积结的太阳电池是非常重要的。
扩散工艺及控制要点
扩散工艺及控制要点1.由于硅太阳能电池实际生产中均采用P型硅片，因此需要形成N型层才能得到PN结，这通常是通过在高温条件下利用磷源扩散来实现的。
这种扩散工艺包括两个过程：首先是硅片表面含磷薄膜层的沉积，然后是在含磷薄膜中的磷在高温条件下往P型硅里的扩散。
2.在高温扩散炉里，汽相的POCL3（phosphorus oxychloride）或PB r3(phosphorus tribromide)首先在表面形成P2O5（phosphorus pentoxide）;然后，其中的磷在高温作用下往硅片里扩散。
3.扩散过程结束后，通常利用“四探针法”对其方块电阻进行测量以确定扩散到硅片里的磷的总量，对于丝网印刷太阳电池来说，方块电阻一般控制在40-50欧姆。
4.发射结扩散通常被认为是太阳电池制作的关键的工艺步骤。
扩散太浓，会导致短路电流降低（特别是短波长光谱效应很差，当扩散过深时，该效应还会加剧）；扩散不足，会导致横向传输电阻过大，同样还会引起金属化时硅材料与丝网印刷电结之间的欧姆接触效果。
5.导致少数载流子寿命低的原因还包括扩散源的纯度、扩散炉的清洁程度、进炉之前硅片的清洁程度甚至是在热扩散过程中硅片的应力等。
6.扩散结的质量同样依赖于扩散工艺参数，如扩散的最高温度、处于最高温度的时间、升降温的快慢（直接影响硅片上的温度梯度所导致的应力和缺陷）。
当然，大量的研究表明，对于具有600mv左右开路电压的丝网印刷太阳电池，这种应力不会造成负面影响，实际上有利于多晶情况时的吸杂过程。
7.发射结扩散的质量对太阳能电池电学性能的影响反映在串联电阻从而在填充因子上：（1）光生载流子在扩散形成的N-型发射区是多数载流子，在这些电子被金属电极收集之前需要经过横向传输，传输过程中的损失依赖于N-型发射区的横向电阻；（2）正面丝网印刷金属电极与N-型发射区的电接触，为了避免形成SCHOTTKY势垒或其它接触电阻效应而得到良好的欧姆接触，要求N-型发射区的搀杂浓度要高。
太阳能电池制造工艺工艺流程以及工序介绍
1）、硅太阳能电池的制造工艺流程：
捷佳创单晶制绒
扩 散 工 序
RENA多晶制绒 制绒清洗工序
丝
网
印
工 序
刷 工 序
Laser PECVD
烧 结
工
工
序
序
测 试 分 选 工 序
去除磷硅玻璃PSG
成品硅太阳能电池
1.原料硅片清洗制绒 12.测试分选
ser 10.烧 结 9.丝网印刷正电极
8.烘 干
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
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。
谢谢大家！
1.前言
其主要是利用硅半导体p-n结的光生伏打效应。 即当太阳光照射p-n结时，便产生了电子-空穴对， 并在内建电场的作用下，电子驱向n型区，空穴 驱向p型区，从而使n区有过剩的电子，p区有过 剩的空穴，于是在p-n结的附近形成了与内建电 场方向相反的光生电场。在n区与p区间产生了电 动势。当接通外电路时便有了电流输出。
(c). 去磷硅玻璃---PSG 在扩散过程中发生如下反应：
4 P C l 5 O 2 P O 6 C l POCl3分解产生的P2O5淀积在硅片表面， P2O5与Si反应生成SiO2和磷原子：
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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：
❖ 背面场经烧结后形成的铝硅合金，铝在硅中是作为P型掺杂，它可以减少金属与硅交接处的少子复合，从而提高 开路电压和短路电流，改善对红外线的响应。
《光伏电池制造工艺》课程标准
《光伏电池制造工艺》课程标准一、课程名称光伏电池制造工艺及应用二、课时与学分建议课时：64；学分：4三、课程定位本课程标准依据新能源专业标准中的人才培养目标和培养规格以及对《光伏电池制造工艺及应用》课程教学目标要求而制订，用于指导《光伏电池制造工艺及应用》课程教学与课程建设。
本课程是新能源专业的一门专业课程，是一门基于职业能力分析，以光伏电池制造工艺为引领（项目），以分解硅电池生产工艺为驱动（任务），将生产工艺与应用有机融合的理论性、实践性都较强的课程。
本课程的任务是使学生掌握硅电池生产技术方面的基本理论和基本知识，为学习后续专业课准备必要的知识，并为从事有关实际工作奠定必要的基础。
通过项目训练，使学生具备硅片的检测能力、操作电池生产设备的能力；对电池生产中出现的缺陷和问题能进行基本分析；对典型设备故障能进行排除；具备硅电池生产、调试、检测与维修的职业能力和职业素养。
通过逻辑思维能力训练，培养学生独立分析问题和解决问题的能力，自主学习能力，训练学生的创新能力。
四、课程设计思路（一）课程设计理念本课程在“校企合作、工学结合，对接光伏电池制造工的职业标准”的教学理念指导下，依据工作岗位对职业能力的需求，以“典型工作任务”为载体、以“光伏电池制造工艺及应用”为核心，选取具有实用性、代表性的加工项目作为课程内容，以加工任务及工作过程为依据组织教学，让学生在完成具体项目的过程中学会完成相应工作任务的技能，并掌握相关理论知识。
通过课程的教学，培养学生积极主动、勇于探索的自主学习方式，并注重培养学生的职业能力和终身学习与可持续性发展能力。
（二）课程设计思路本课程设计充分体现职业岗位要求与职业行为。
以工作任务为中心组织课程内容，并让学生在完成具体项目的过程中学会完成相应工作任务，构建相关理论知识，发展职业能力。
1、以光伏电池制造工艺及应用岗位工作过程分析为基础，根据实际工作岗位的需求开发课程，以岗位技能性知识为主，适度够用的原理与概念为辅；主要解决学生专业技术的掌握及实际应用能力的积累；2、以“典型生产任务”为教学内容，以工艺技术为核心，突出“理论必需，应用为主”，构建课程教学内容；3、实训设计有利于理解原理与概念，有利于培养学生独立思考能力，动手能力、知识贯穿能力；4、将专业综合能力、组织协调等职业素质的培养纳入课程教学内容。
光伏电池制备工艺项目三-扩散(课堂PPT)
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石英管清洗机 2 石英管清洗
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2 石英管清洗
石英管清洗机控制面板
控制面板由开关.电 源按钮.急停和操作 面板组成。开机时 先开总电源，再按 电源开关。关机时 先按电源开关，再 关总电源。遇到紧 急情况时按急停按 钮，记住复位。
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石英管清洗机控制面板操作方法
JO-1腐蚀槽进水 J1-1清洗槽进水 C0-1腐蚀槽排水 C1-1清洗槽排水 DO-1腐蚀槽转动 D1-1清洗槽转动 前：机械臂移动到腐蚀槽 中：机械臂停止 后：机械臂移动到清洗槽
❖ 4）把源瓶放入恒温槽（一般20℃左右），水位离源瓶 顶部1CM左右水位，确定装源瓶时不能带入纸屑等杂物（包
括贴在源瓶上的标签），以防把恒温槽循环泵的进出水口堵 塞，把进气管和出气管接好。
❖ 5）先在PLC控制面板上把小氮出气的电磁阀打开，把 源瓶出气阀慢慢的拧开，目的释放瓶内压力。
❖ 6）然后在PLC控制面板上把小氮进气的电磁阀打开， 设定小氮流量（500）。
❖ ④平抬起舟叉，朝上倾斜三十度（如图），将装载有硅片 的石英舟从碳化硅桨上面取下放到净化台上；
❖ ⑤ 并将下一批待扩散的硅片装入扩散炉中。
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8 取片
❖ ① 操作员戴上橡胶手套或指套，口罩。 ②单晶取片方式：单手拿住硅片两边进行卸片，正面（扩散 面）朝上放置。 。 ③多晶取片方式：双手握住硅片的两边，将硅片从石英槽内 取出，及时放入泡沫盒内 ，每次卸片应控制在十片以内 。
（p型和n型）的半导体接触在一起就能形成的。要制造一 个p-n结，必须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。也就是在晶体内部实现p型和n 型半导体的接触。
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光伏电池制备工艺-项目三-扩散
石英管清洗
❖ 8) 1~1.5小时后将管子取出，放入清水槽中漂洗 ❖ 9) 先提高管尾，将管中HF倒出 ❖ 10) 再提高管口，将热偶管中HF倒出 ❖ 11) 排水，用水枪反复冲洗管子的内外壁 ❖ 12) 用氮气枪将管子吹干（吹时保持管子的旋转状态） ❖ 13) 关闭清洗机电源 ❖ 14) 将管子装入纸盒中备用 ❖ 15) 将盖板全部盖好 ❖ 16) 打扫卫生，保持洁净
取炉口、炉中、炉尾各两片（或每舟取5片，同一批次 取10片），测其硅片发暗面的四个角及中间的方阻并将数值 记录在电脑上。
注意：不合格的扩散片，需及时隔离，返回清洗，统一返工。
10 扩散炉保温和关机
❖ ① 在无生产任务时，扩散炉应处于保温状态，将扩散炉的 温度设定为400℃（600 ℃ ）保温。
❖ ② 关机（扩散炉需要维修或者长期不用时）
❖ 3）把一个批次硅片装入石英舟内，并排放整齐，等待
装舟。
发亮面 朝向炉 门
❖ 3）把一个批次硅片装入一个石 英舟内（一般一个石英舟能装100片 硅片），并排放整齐，等待装舟。
❖ 4）两手抬起舟叉，同时确保舟 叉上翘30度，把石英舟小心地放上 碳化硅桨上面的石英舟托上 。
❖ 5）戴好防护用品，检查源瓶液 位。
2 石英管清洗
石英管清洗机控制面板
控制面板由开关.电 源按钮.急停和操作 面板组成。开机时 先开总电源，再按 电源开关。关机时 先按电源开关，再 关总电源。遇到紧 急情况时按急停按 钮，记住复位。
石英管清洗机控制面板操作方法
JO-1腐蚀槽进水 J1-1清洗槽进水 C0-1腐蚀槽排水 C1-1清洗槽排水 DO-1腐蚀槽转动 D1-1清洗槽转动 前：机械臂移动到腐蚀槽 中：机械臂停止 后：机械臂移动到清洗槽
浅谈太阳能晶硅电池生产过程中的扩散工艺
浅谈太阳能晶硅电池生产过程中的扩散工艺太阳能晶硅电池主要是以单/多晶硅片为原材料，利用光伏效应将太阳能转化为电能。
在电池片的生产过程中，扩散制PN结是最核心的工序。
扩散工艺对电池的性能有着重要影响。
文章从工厂生产的角度，结合工艺及设备使用情况，浅谈扩散工艺的技术特点。
标签：晶硅电池；扩散制结；工艺1 扩散在传统电池生产中的工艺步骤原材料硅片来料检验——清洗制绒——扩散制结——干法刻蚀洗磷（或湿法刻蚀）——PECVD镀膜——丝网印刷——烧结——测试分选——电池片成品包装。
2 扩散的原理及POCl3制PN结物质分子因浓度梯度而进行分子转移是扩散的基本原理；在工厂的晶硅电池生产中，普遍采用热扩散法：即在P型半导体表面掺杂五价磷元素，形成PN结，具体是指以液态POCl3作为扩散源，在高温有氧条件下（>600℃）充分分解反应，生成二氧化硅（SiO2）和磷原子，利用磷原子（N型）向硅片（P型）内部扩散的方法，改变硅片表面层的导电类型，形成PN结（同时在硅片表面形成一层磷硅玻璃），达到合适的掺杂浓度；当有适当波长的光照射在该PN结上，由于光伏效应而在势垒区两边形成电势，在开路情况下稳定的电势差形成电流。
POCl3→PCL5+P2O5PCL5+O2→P2O5+CL2↑POCl3+O2→P2O5+CL2↑P2O5+Si→SiO2+P↓POCl3液态源扩散具有生产效率较高，制结均匀平整，扩散层表面良好等优点。
3 扩散设备和扩散的具体工艺过程扩散方式有管式和链式之分；目前，国内工厂中普遍采用管式扩散炉（下同）制作电池片的PN结；其主要由控制部分、推舟净化部分、炉体部分、气源部分等组成。
在正常的生产过程中（无需运行饱和工艺），其具体工艺过程为：进舟——低温通氧和大氮——低温通大氮，氧和小氮——高温通大氮，氧和小氮——高温通大氮（恒温）——低温通大氮（冷却）——出舟。
低温通氧即预扩散，可改善方阻的均匀性，减少死层，同时也可以缩短整个工艺时间；扩散过程中对气氛的均匀性要求较高，因此在生产过程中应尽量避免将桨暴露在空气中过长时间；在初次使用或者清洗完成后要运行饱和工艺使扩散环境更加均匀良好。
太阳能电池片扩散工艺
磷扩散工艺过程
清洗
扩散
饱和 回温 装片
关源，退舟
卸片
送片
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方块电阻测量
清洗
清洗开始时，先开O2，再开 TCA；清洗结束后，先关TCA， 再关O2。 三氯乙烷（C2H3Cl3）高温氧 化分解，产生的氯分子与重金 属原子化合后被气体带走，达 到清洗石英管道的目的。其反
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清洗
化学品：C2H3CL3(三氯乙烷) 特性： 无色液体，不溶于水 危害性：遇明火、高热能燃烧，并产生剧毒的氯 化氢烟雾 。急性中毒主要损害中枢神经系统。对 皮肤有轻度脱脂和刺激作 用。
太阳电池磷扩散方法
１．三氯氧磷（POCl3）液态源扩散 ２．喷涂磷酸水溶液后链式扩散 ３．丝网印刷磷浆料后链式扩散 优点： POCl3液态源扩散方法具有生产效率较高，得 到PN结均匀、平整和扩散层表面良好等优点，这对 于制作具有大面积结的太阳电池是非常重要的。
POCl3 简介
POCl3是目前磷扩散用得较多的一种杂质源
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扩散装置示意图
POCl3磷扩散原理
POCl3在高温下（>600℃）分解生成五氯化磷（PCl5）和五氧化二磷（P2O5）， 其反应式如下：
生成的P2O5在扩散温度下与硅反应，生成二氧化硅（SiO2）和磷原子，其反应 式如下：
由上面反应式可以看出，POCl3热分解时，如果没有外来的氧（O2）参与其分 解是不充分的，生成的PCl5是不易分解的，并且对硅有腐蚀作用，破坏硅片的 表面状态。但在有外来O2存在的情况下，PCl5会进一步分解成P2O5并放出氯气 （Cl2）其反应式如下：
生成的P2O5又进一步与硅作用，生成SiO2和磷原子，并在硅片表面形成一层磷硅玻璃，然后磷原子再向硅中进行扩散 。由此可见，在磷扩散时，为了促使 POCl3充分的分解和避免PCl5对硅片表面的腐蚀作用，必须在通氮气的同时通入 一定流量的氧气 。
项目三 高效太阳电池制造工艺
单晶硅电池的效率进展
20世纪60年代末，背铝处理的优点日益明显，特 别是对于比正常厚度稍薄的电池，把空间电池效 率相应地提高到12.4%归功于铝处理的吸杂作用。 进一步的研究表明，正是在背接触下存在的重掺 杂区导致这些有益的效果。这些益处被假定是多 子从电池的背掺杂处溢出到体区引起的，从而增 加有效的体浓度和增大开路电压，这种效果普遍 地被称为背面场（BSF）效应。
电池前后表面利用利用热氧钝化技术生产一层二 氧化硅钝化层，降低了表面复合并增加了长波响 应，从而使开路电压得以提高。A-300背接触太 阳电池已经成为新一代高效背接触硅太阳电池的 典型代表。
2-2 前结电池 前结电池的PN结位于电池正表面，可以有效收集 截流子，降低对衬底材料的要求，前结电池的关 键在于如何实现正面PN结与背面接触电极的链接。 电池结构不同，其连接方式也不相同。
2-1-1IBC电池 IBC电池出现于20世纪70年代，如图1，电池选 用n型衬底材料，前后表面均覆盖一层热氧化膜， 以降低表面复合，利用光刻技术，在电池背面分 别进行磷、硼局部扩散，形成叉指状交叉排列的 p区、n区。IBC电池的核心问题是如何在电池背 面制备出质量较好的P区和N区。
2-2-1 MWA太阳电池 MWA电池结构与常规电池很相似，只是把常规电 池的主栅转移到了背面边缘区域，细栅依然保留 在原来位置，见图4.光生电流被细栅收集后，经 电池侧面传递到背面主栅上。由于主栅的转移， 电池有效受光面积有所增加。
2-2-2 MWT电池 与MWA电池一样，MWT电池的主栅同样转移到 了电池背面，电池正表面保留了金属栅线，并沉 积了SiN 薄膜，见图5。与MWA电池不同的是， 正表面细栅与背表面主栅的连接不是通过电池的 侧面区域，而是通过细栅上的导电孔。
光伏扩散工序
光伏扩散工序光伏扩散工序是太阳能电池制造过程中的重要环节之一，它涉及到将掺杂材料引入硅片中，形成p-n结构，从而使硅片具备光电转换功能。
本文将从光伏扩散工序的原理、流程及相关技术等方面进行介绍。
一、光伏扩散工序的原理光伏扩散工序是通过在硅片表面形成掺杂层，使之成为具有p-n结构的半导体材料。
在太阳能电池中，通常是通过在n型硅片表面扩散p型材料，形成p-n结构。
扩散过程中，掺杂材料会与硅原子发生化学反应，从而将掺杂材料的离子引入硅片晶格，改变硅片的导电性质。
1. 清洗：首先需要对硅片进行清洗，以去除表面的污染物和氧化层，保证后续工序的顺利进行。
2. 涂覆：将掺杂材料制成溶液或浆料，通过涂覆技术将其均匀地涂覆在硅片表面。
3. 干燥：将涂覆的硅片进行干燥，以去除涂覆过程中的溶剂或水分，使掺杂材料附着在硅片表面。
4. 扩散：将干燥后的硅片放入扩散炉中，加热至高温，使掺杂材料与硅片发生扩散反应，形成p-n结构。
5. 退火：经过扩散反应后，需要对硅片进行退火处理，以去除扩散过程中产生的应力和缺陷，提高硅片的电学性能。
6. 清洗：最后对扩散后的硅片再次进行清洗，以去除表面残留的污染物和氧化层。
三、光伏扩散工序的相关技术1. 控制扩散深度：扩散过程中，掺杂材料的扩散深度直接影响到太阳能电池的性能。
通过控制扩散温度、时间和掺杂材料的浓度等参数，可以调节扩散深度。
2. 选择合适的掺杂材料：掺杂材料的选择也对扩散过程产生重要影响。
通常使用的p型掺杂材料有硼、铝等，而n型掺杂材料有磷、锑等。
选择合适的掺杂材料可以提高太阳能电池的效率。
3. 精确控制工艺参数：在光伏扩散工序中，精确控制工艺参数对于保证产品质量至关重要。
通过精确控制温度、时间、气氛等工艺参数，可以实现扩散过程的稳定和一致性，提高太阳能电池的制造效率和一致性。
总结：光伏扩散工序是太阳能电池制造中的关键环节，通过在硅片表面形成p-n结构，实现光电转换功能。
光伏扩散工序包括清洗、涂覆、干燥、扩散、退火和清洗等步骤，每一步都需要精确控制工艺参数。
光伏扩散工艺原理
光伏扩散工艺原理1. 引言光伏扩散工艺是太阳能电池制造过程中的一项重要工艺，用于在半导体材料中形成pn结。
通过光伏扩散工艺，可以将半导体材料中的杂质掺入到特定的区域，形成p 型或n型区域，从而形成pn结，实现太阳能电池的正负极。
本文将详细解释光伏扩散工艺的基本原理，包括扩散过程、扩散深度的控制以及扩散温度的选择等内容。
2. 光伏扩散工艺的基本原理光伏扩散工艺的基本原理是通过高温和杂质浓度梯度的作用，将杂质掺入到半导体材料中，形成pn结。
具体来说，光伏扩散工艺包括以下几个步骤：2.1 清洗在光伏扩散工艺开始之前，需要对半导体材料进行清洗，以去除表面的杂质和污染物。
常用的清洗方法包括超声波清洗、化学清洗和离子清洗等。
2.2 涂覆杂质源在清洗完毕后，需要将杂质源涂覆在半导体材料的表面。
杂质源一般是一种含有所需杂质的化合物，如硼酸或磷酸等。
涂覆杂质源的方法包括喷涂、旋涂和浸涂等。
2.3 扩散过程涂覆完杂质源后，将半导体材料放入高温炉中进行扩散。
在高温下，杂质源中的杂质会从表面扩散到半导体材料内部。
扩散的过程受到温度、时间和扩散源浓度的影响。
2.4 扩散深度的控制扩散深度是指杂质从表面扩散到半导体材料内部的深度。
扩散深度的控制是光伏扩散工艺中的关键环节，它决定了pn结的形成和太阳能电池的性能。
扩散深度可以通过调节扩散温度、时间和杂质源浓度来控制。
2.5 扩散温度的选择扩散温度是光伏扩散工艺中的重要参数，它直接影响扩散速率和扩散深度。
一般来说，扩散温度越高，扩散速率越快，扩散深度也越大。
但是，过高的扩散温度可能会导致杂质的过度扩散，影响太阳能电池的性能。
因此，选择合适的扩散温度是光伏扩散工艺中的关键问题。
3. 光伏扩散工艺的应用光伏扩散工艺是太阳能电池制造过程中的关键工艺之一，它对太阳能电池的性能有着重要影响。
通过光伏扩散工艺，可以实现以下几个方面的优化：3.1 提高太阳能电池的转换效率太阳能电池的转换效率是衡量其性能优劣的重要指标。
perc电池扩散工艺流程
perc电池扩散工艺流程perc电池是一种高效的太阳能电池，其扩散工艺流程是制造perc 电池的关键步骤之一。
本文将详细介绍perc电池扩散工艺的流程和步骤，以及其在太阳能电池制造中的重要性。
一、概述perc电池是一种通过在硅基板上制造背面场效应结构来提高光电转换效率的太阳能电池。
而实现这一结构的关键是通过扩散工艺在硅基板上形成p型和n型掺杂区域。
二、扩散工艺流程1. 清洗：首先，需要对硅基板进行清洗，以去除表面的杂质和污染物，保证后续工艺的质量和稳定性。
2. 清理：接下来，使用酸性溶液对硅基板进行清理，去除氧化层和表面污染物，以提高扩散效果。
3. 涂胶：然后，在硅基板上涂覆一层胶剂，用于保护和控制扩散区域的形成。
4. 掺杂：在胶剂层上进行掺杂处理，通过热扩散的方式向硅基板中引入p型和n型杂质，形成p型和n型掺杂区域。
5. 烧结：经过掺杂处理后，将硅基板送入烧结炉中进行烧结，使掺杂材料与硅基板形成化学键，稳定掺杂区域。
6. 去胶：在烧结后，将硅基板经过一定的处理去除胶剂层，准备进行后续工艺。
7. 清洗：再次对硅基板进行清洗，去除残留的胶剂和其他杂质，为后续工艺的进行做准备。
8. 磨片：经过清洗后，对硅基板进行磨片处理，使其达到所需的厚度，以便后续工艺和组装。
9. 衬底：最后，将扩散完成的硅基板作为太阳能电池的衬底，进行接触和封装，形成最终的perc电池。
三、扩散工艺的重要性扩散工艺是perc电池制造中至关重要的步骤，其主要作用有：1. 形成p型和n型掺杂区域，为背面场效应结构的形成提供基础。
2. 调控掺杂浓度和扩散深度，以实现对电池性能的优化和调整。
3. 稳定掺杂区域，确保电池的长期稳定性和可靠性。
4. 保证电池的一致性和可重复性，提高生产效率和产品质量。
总结：本文详细介绍了perc电池扩散工艺的流程和步骤，以及其在太阳能电池制造中的重要性。
通过清洗、清理、涂胶、掺杂、烧结、去胶、清洗、磨片和衬底等步骤，实现了p型和n型掺杂区域的形成，为perc电池的制造打下了基础。
3、磷扩散工艺
• 用舟叉将装满硅片的石英舟放在碳化硅臂浆上， 保证平稳，缓缓推入扩散炉。
回温、扩散
• 打开O2，等待石英管升温至设定温度。 • 打开小N2，以设定流量通小N2（携源）进行扩散
关源、退舟、卸片
• 扩散结束后，关闭小N2和O2，将石英舟缓缓退 至炉口，降温以后，用舟叉从臂桨上取下石英 舟。并立即放上新的石英舟，进行下一轮扩散。
压缩 空气 O2 N2 N2
太阳电池对扩散的要求
• 对扩散的要求是获得适合于太阳电池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，而浅结引起串联电阻增加，只有提高栅电极 的密度，才能有效提高电池的填充因子，这样，增 加了工艺难度；结深太深，死层比较明显，如果扩 散浓度太大，则引起重掺杂效应，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，太阳电池的结深一般控制在0.3～0.5m，方 块电阻均20～70/□ 。
• 如没有待扩散的硅片，将臂浆推入扩散炉，尽 量缩短臂桨暴露在空气中的时间。
• 等待硅片冷却后，将硅片从石英舟上卸下并放 置在硅片盒中，放入传递窗传至下道工序。
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。
• 磷扩散的系统应保持清洁干燥，如果石英管内有水汽 存在，就会使管内P2O5水解生成偏磷酸（HPO3）， 使管道内出现白色沉积物和粘滞液体，石英舟容易粘 在管道上，不易拉出。因此对扩散气体脱水是十分重 要的。
• 所有的石英器具都必须轻拿轻放。
• 源瓶更换的标准操作过程：依次关闭进气阀门、出气 阀门，拔出连接管道，更换源瓶，连接管道，打开出 气阀门、再打开进气阀门。
太阳能电池片扩散工艺
太阳能电池片扩散工艺随着全球能源危机的出现，太阳能作为一种清洁、可再生能源备受关注。
而太阳能电池片作为太阳能电池的核心部件，其性能和制造工艺的改进对于提高太阳能电池的效率至关重要。
本文将重点介绍太阳能电池片扩散工艺。
太阳能电池片的扩散工艺是指将P型硅片与N型硅片接触，通过扩散工艺形成P-N结，使其具备正负电荷分离的能力，从而产生电流。
太阳能电池片的扩散工艺主要包括三个步骤：清洗、扩散和合金。
首先是清洗步骤。
在制造太阳能电池片之前，需要对硅片进行清洗，以去除表面的污染物和杂质。
清洗过程主要包括化学清洗和机械清洗两个步骤。
化学清洗使用一定浓度的酸和碱溶液，通过浸泡和刷洗的方式清除硅片表面的有机和无机杂质。
机械清洗则是利用超声波或喷射高压水流的方式清除硅片表面的微小颗粒和残留物。
接下来是扩散步骤。
在清洗后，需要在硅片表面形成P-N结。
扩散工艺通过将掺有掺杂物的气体在高温下与硅片反应，将掺杂物扩散到硅片表面，形成P-N结。
掺杂物的选择取决于所需的电荷类型，常见的掺杂物有磷和硼。
扩散工艺的关键是控制扩散层的厚度和掺杂浓度，以确保太阳能电池片的性能。
最后是合金步骤。
合金工艺是将金属电极与扩散层接触，通过高温下的热处理使其相互融合，形成电池片的正负极。
常用的合金材料有铝和银。
合金工艺的目的是提高电池片的传导性和稳定性，确保电流的顺利传输。
除了上述三个主要步骤外，太阳能电池片的扩散工艺还需要进行辅助工艺，如光刻、腐蚀和退火等。
光刻工艺是利用光敏胶膜进行图案化处理，形成电池片的电极和连接线。
腐蚀工艺是通过腐蚀液将不需要的硅片部分腐蚀掉，以减小电池片的厚度。
退火工艺是利用高温处理，消除电池片内部的应力和缺陷，提高其结晶度和电池效率。
总的来说，太阳能电池片的扩散工艺是太阳能电池制造的关键环节之一。
通过清洗、扩散和合金等步骤，可以形成P-N结和金属电极，使太阳能电池片具备正负电荷分离的能力，从而转化太阳能为电能。
随着科技的进步和工艺的改进，太阳能电池片的效率和稳定性将得到进一步提高，为清洁能源的开发和利用做出更大贡献。
太阳能电池扩散工艺-Tempress工艺指导书
Tempress扩散工艺操作规程为更好地保证tempress扩散炉的生产正常进行，稳定生产工艺，提高扩散工序产品质量，进一步保证电池产品性能，特制定本作业指导书，以使操作人员的工艺操作有章可循，规范统一，同时，还为新员工的上岗培训提供教材参考。
一、工艺目的二、使用范围三、责任四、设备及工具五、材料与工艺气体六、工艺描述1、工艺原理2、工艺方案七、工艺准备1、工艺洁净准备2、设备准备八、工艺操作1、手工装片2、机械手装片3、工艺循环4.源瓶更换检查九、注意事项十、测试及检查十一、扩散工序不和格硅片产生原因及相应预防措施附1、四探针测试仪操作规程附2、WT-2000（少子寿命测试）操作规程扩散工序工艺操作规程一、工艺目的：在制绒后合格的P型硅片表面扩散一定量的磷（P）原子，从而在硅片表面形成结深为0.3-0.5µm的P－N结。
二、适用范围：适用于电池车间Tempress扩散炉。
三、责任本工艺作业指导书由工艺工程师负责制订、修改、解释。
四、设备及工具：Tenpress扩散炉、四探针测试仪、石英舟、防热手套、橡胶手套、口罩、少子寿命测试仪、R2D机械手。
五、材料与工艺气体：制绒后的多晶硅片，三氯氧磷，氮气（40psi），氧气（40psi），压缩空气（5kg/cm2），冷却水（0.4MPa），源温控制器温度20±0.2℃。
( psi为磅/平方英寸)。
六、工艺描述：1、工艺原理：三氯氧磷 (POCL3)在高温下（约860℃）与氧气（O2）反应生成五氧化二磷（P2O5），五氧化二磷（P2O5）进一步与硅 (Si)反应生成二氧化硅（SiO2）和磷。
磷原子(P)在高温下逐步向硅片内部扩散，在硅片表层形成一定的浓度梯度，最终形成一定结深的P-N结。
其反应方程为：4POCL3 +3O2 =2P2O5 +6CL22P2O5+5Si= 5SiO2+4P2、工艺方案：（1）、进舟：将硅片用桨送进扩散炉炉管内（2）、出桨：将硅片送到炉管内后桨退出炉管（3）、升温：将炉管温度升到设定温度（4）、稳定：将炉管温度稳定在一个稳定值（5）、氧化：在硅片表面生成一层二氧化硅，起到净化表面的作用（6）、淀积：在硅片表面淀积一定量的P原子（7）、推进：通过控制温度将淀积在硅片表面的P原子推进到硅片内部，形成预定深度的结深。
毕业设计(论文)晶体硅太阳能电池的扩散工艺研究
晶体硅太阳能电池的扩散工艺研究摘要近年来，太阳能电池的技术已经取得了很大的进展，很可能成为未来主要电力来源之一，因此研究太阳能电池尤其其光电转化效率有极其重要的意义。
扩散制作p-n结是晶体硅太阳电池的核心，是电池质量好坏的关键之一。
本文所研究的主要问题是低成本晶体硅太阳电池在工业化生产中的扩散制作p-n结工艺。
太阳电池制作中的工艺优化也是非常重要的。
对于扩散工序而言，确保高效电池的高产能面临的最大问题在于如何保障扩散的均匀性，优化扩散的均匀性主要采取温区补偿技术。
论文针对影响扩散均匀性的因素多且关联复杂等特点，重点对难于控制的气氛场因素进行系统实验研究，在气体流量、均流设计、炉内温度等方面提出了较好的优化实验方法，通过将实验方法应用于工业生产，扩散均匀性得到了非常好的控制。
从扩散均匀性对太阳电池电性能的影响角度，本论文通过实验分析了电池表面不同扩散均匀性对填充因子FF、并联电阻Rsh、串联电阻Rs、开路电压Uoc和转换效率Eff的影响。
验证了通过改善扩散工艺提高太阳能电池的转换效率具有广阔的发展前景。
关键词：晶体硅太阳能电池，扩散工艺，均匀性，转换效率The Diffudion Technology of Crystalline Silicon Solar CellABSTRACTSolar cell technology has made great progress, it might be called the main power source of the future, the study of solar cells in particular, the photoelectric conversion efficiency is extremely important.Diffusion mading p-n junction is the core of crystalline silicon solar cells, and is one of the key to the good and bad quality of the battery. The main problem of this paper is the low-cost industrial production of crystalline silicon solar c ells in the production of p-n junction in the diffusion process.Optimization of solar cell production process is also very important. For the diffusion process, the biggest problem to ensure high efficient battery capacity is how to protect the spread of uniformity, optimization of the uniformity of spread mainly take the temperature compensation technology.In this paper,experiment methods are adopted for optimizing diffusion uniform by analyzing diffusion air-flowing environment．the air-flowing environment，which is comprised of quartz boat,quartz block,SiC paddle etc,is controlled difficultly．good experimental method of optimization is proposed in gas flow, current design, the furnace temperature and other aspects , by experimental methods appling to industrial production, the proliferation of uniformity has been very good control.From the proliferation of uniformity on the electrical properties of solar angle, this paper experimentally analyzed the proliferation of different cell surface uniformity in the fill factor FF, shunt resistance Rsh, series resistance Rs, the open circuit voltage Uoc and conversion efficiency of Eff . Proved that by improving the diffusion process to improve the conversion efficiency of solar cells has broad prospects for development.KEY WORDS: crystalline silicon solar cells,diffusion technology, uniformity, efficiency目录第一章绪论 0§1.1太阳能电池的应用领域 0§1.2 我国光伏产业发展的状态及趋势 (1)§1.2.1我国光伏产业的现状 (1)§1.2.2 光伏产业发展中的瓶颈与危机 (2)§1.3 本论文研究内容与研究意义 (2)第二章太阳能电池的制造工艺及工作原理 (4)§2.1常规晶体硅太阳电池结构 (4)§2.2 晶体硅太阳能电池生产工艺 (4)§2.2.1 制绒 (5)§2.2.2 扩散制p-n结 (5)§2.2.3去除边缘p-n结和去磷硅玻璃 (6)§2.2.4 镀膜 (6)§2.2.5 丝网印刷电极 (7)§2.2.6 烧结 (7)§2.3 硅PN结太阳电池的基本工作原理 (8)§2.3.1光生伏特效应 (8)§2.3.2 I-V特性 (9)第三章扩散制作P-N结 (13)§3.1 扩散的基本原理 (13)§3.1.1 扩散的基本知识 (13)§3.1.2 液态源磷扩散原理 (14)§3.2 液态源扩散设备 (15)§3.2.1设备的主要性能指标 (15)§3.2.2设备主要构成 (16)§3.3 扩散参数 (17)§3.3扩散方法和工艺条件的选择 (19)§3.4 扩散质量的检验 (20)§3.4.1表面质量检验 (20)§3.4.2 方块电阻的检验 (20)第四章晶体硅太阳电池的扩散工艺实验与研究 (22)§4.1工艺气体流量对炉内温度的影响 (23)§4.2废气排放位置对炉口均匀性的影响 (24)§4.3 排风量大小对炉口均匀性的影响 (25)§4.4均流板分流设计对扩散片内片间均匀性的影响 (25)§4.5 扩散片内片间均匀性调节实验 (26)§4.5.1 扩散炉温对方阻阻值的影响 (28)§4.5.2调整扩散炉温改善片间扩散的均匀性 (29)§4.6 扩散均匀性对太阳能电池性能的影响 (31)结论 (33)参考文献 (34)致谢 (35)第一章绪论1954年出现了现在的硅太阳能电池的第一代产品。
光伏电池片制作工艺
光伏电池片制作工艺
光伏电池片的制作工艺一般包括以下几个步骤：
1. 材料准备：选择适当的半导体材料作为电池片的基础材料。
常用的材料包括硅、硒化镉、铜铟镓硒等。
2. 切割：将选定的材料切割成一定尺寸的薄片，一般采用切割机械或激光切割等方法。
3. 清洗：对切割好的薄片进行清洗，去除表面的污垢和杂质，以保证薄片的纯净度。
4. 染料敏化：对某些类型的光伏电池片，如染料敏化太阳能电池（DSSC），需要在薄片表面涂覆染料敏化剂。
这个步骤通常涉及将薄片浸泡在染料溶液中。
5. 电池组装：将某些型号的薄片和其它器件（如电解质、电极等）进行堆叠组装，形成完整的光伏电池。
6. 联接：将多个电池片通过导线或连接器进行连接，以提高总体的电能输出。
7. 封装：对组装好的光伏电池进行封装，以保护电池片不受外界环境的影响，并提供支持结构。
8. 测试和质检：对制作好的光伏电池片进行各项测试和质检，以确保电池的质量和性能。
以上是光伏电池片的一般制作工艺，具体的工艺流程可能会根据不同类型的光伏电池和制造商的要求有所不同。
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量要求
❖ 1 扩散后硅片表面呈咖啡色，颜色均匀；
❖ 2 表面清洁，无染色，无明显斑迹；
❖ 3 单晶薄层电阻在50～60Ω/□之间；
❖ 多晶薄层电阻在55～65Ω/□之间，单片方块电阻控制在正 负5Ω/□以内；
❖ 4 P-N结深为0.2～0.4µm
方块电阻，简称方阻，指一个
❖ ③ 把石英器件放入配有氢氟酸溶液（1：25的氢氟酸和纯 水）的清洗槽中（二次清洗工序），打开进气阀，让溶液轻 度鼓泡，持续10分钟。
❖ ④ 关闭进气阀，把槽中的溶液抽到另一个槽中。
❖
⑤ 打开纯水阀，让纯水完全淹没石英器件，再关闭纯
水阀，打开进气阀，让它轻度的鼓泡；持续5分钟。
❖ ⑥ 关闭进气阀，排水，放水，充气，多次循环清洗后，用 电阻率仪测量清洗后水的电阻率，直到清洗后水的电阻率大 于2MΩ.CM。
太阳电池磷扩散方法
１．三氯氧磷（POCl3）液态源扩散 ２．喷涂磷酸水溶液后链式扩散 ３．丝网印刷磷浆料后链式扩散
目前多采用的是第一种方法。
二、扩散
❖ 扩散的目的：1、在p型晶体硅上进行n型扩散，形成p-n结 ，它是半导体器件工作的“心脏” 。 2、通过扩散磷工艺，形成外吸杂。 需要强调指出，p-n结是不能简单地用两块不同类型
（SiO2）和磷原子，其反应式如下：
2O P 5S 5iS i4O P
25
2
❖
由此可见，在磷扩散时，为了促使POCl3充分的分解
和避免PCl5对硅片表面的腐蚀作用，必须在通氮气的同时
通入一定流量的氧气 。
v POCl3分解产生的P2O5淀积在硅片表面，P2O5与硅 反应生成SiO2和磷原子，并在硅片表面形成一层磷-硅 玻璃，然后磷原子再向硅中进行扩散 。
三、扩散工艺
❖ 1 准备工作 ❖ 2 安装源瓶 ❖ 3 开机 ❖ 4 石英管进源 ❖ 5 装片 ❖ 6 扩散
7 取舟 8 取片 9 测试方阻 10 扩散炉保温和关机
1、准备工作
（1）石英器件、悬臂浆的清洗
❖ ① 戴上橡胶手套和口罩。
❖ ② 对未使用过的石英器件，首先要用丙酮棉球把石英器件 擦拭一遍，再用酒精棉球把石英器件擦拭一遍。
（p型和n型）的半导体接触在一起就能形成的。要制造一 个p-n结，必须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。也就是在晶体内部实现p型和n 型半导体的接触。
N
P
工作间
扩散间
3
扩散气氛场结构示意图
常用扩散的液态源——三氯氧磷（POCl3）
POCl3 性质
POCl3是目前磷扩散用得较多的一种杂质源 ❖ 无色透明液体，具有刺激性气味。如果纯度不高则呈
❖ ⑦ 打开排液阀门，把水排掉，氮气吹干，戴上橡胶手套， 取出石英器件，然后将石英器件拿到扩散间。
（2）更换源瓶（一般60-70批次换源）
❖ 1）换源前，作业员将工控机里是工艺次数记入《换源记录表》，并
清零
❖
2）操作员带上橡胶手套和口罩、头罩（安全眼镜），另有一人监
督。
❖
3）在扩散间内，打开源瓶的包装箱，小心的取出源瓶。注意源瓶
❖ 4）把源瓶放入恒温槽（一般20℃左右），水位离源瓶 顶部1CM左右水位，确定装源瓶时不能带入纸屑等杂物（包
括贴在源瓶上的标签），以防把恒温槽循环泵的进出水口堵 塞，把进气管和出气管接好。
❖ 5）先在PLC控制面板上把小氮出气的电磁阀打开，把 源瓶出气阀慢慢的拧开，目的释放瓶内压力。
❖ 6）然后在PLC控制面板上把小氮进气的电磁阀打开， 设定小氮流量（500）。
导致的喷源，造成人员伤害）。
❖ 10）实际流量和设定值一致后，把流量设定为扩散时 的流量，再隔着玻璃看源瓶是否漏源。
❖
11）如果实际流量和设定值一致，把小氮设为零，在
PLC控制面板上关小氮进气电磁阀，关小氮出气电磁阀。
❖
12）把大氮电磁阀打开，大氮设为25000。
❖
13）检查恒温槽中纯水量是否达到恒温槽容积的2/3。
红黄色。 ❖ 熔点2℃，沸点107℃，在潮湿空气中发烟。 ❖ POCl3很容易发生水解，POCl3极易挥发。
POCl3磷扩散原理
❖ POCl3在高温下（>600℃）分解生成五氯化磷（PCl5） 和五氧化二磷（P2O5），其反应式如下：
5P O 6 0 C C 03lP P C Ol
3
5
25
正方形的薄膜导电材料边到边之 间的电阻。其值与薄膜的电阻率、 厚度有关
二、原材料和器件
❖ 1、主要原材料
原材料
要求
三氯氧磷（POCl3） 氧气（O2） 氮气（N2）
减薄制绒的硅片
6N 5N 5N 符合清洗工艺技术要求
2、主要仪器设备及工具
❖ 扩散炉、 ❖ 超净台、 ❖ 石英真空吸笔、 ❖ 石英舟、 ❖ 舟叉 ❖ 石英舟托 ❖ 四探针测试仪
❖ 但在有外来O2存在的情况下，PCl5会进一步分解成 P2O5并放出氯气（Cl2）其反应式如下：
4P 5 CO l过 2 量 2O O P 10 Cl
5
2
25
2
❖ 在有氧气的存在时，POCl3热分解的反应式为：
4 P O C l3 5 O 2 2 P 2 O 5 6 C l2
❖
生成的P2O5在扩散温度下与硅反应，生成二氧化硅
内部两根管子的长度（玻璃长管子为进气口如下图1，接口处粗管为出
气管，细管为进气管如图2，确定进气口和出气口然后将源瓶接好（注
意：搬运源瓶时，要非常小心，以防打碎源瓶，如有源从源瓶中流出，
将非常危险，在这种情况下马上要求所有车间人员紧急撤离到室外，待
室外制定通风排毒计划后可以带防毒面具实施计划）。
❖ 3）把进气、出气阀拧紧，源瓶小心放回包装箱，搬到 扩散间准备装源。
❖
7）把源瓶进气阀慢慢的拧开，不用眼睛看，手可以感
觉到冒泡引起的震动（注意换源时重点保护的是眼睛），慢
慢拧到全开。
❖
8）把电源柜门关上。
❖
9）看PLC上实际流量是否达到设定值，如果一致，
再设定小氮流量，增大到扩散时小氮流量值的一半，流量
稳定且达到设定值后，再隔着玻璃看源瓶是否漏源（注意
未稳定前不能直接看源瓶是否漏源，以免流量增大时可能
3 开机
打开扩散炉设备电源，启动扩散控制程序，缓慢升 温。在手动操作下，检查设备正常情况下是否正常运转， 设备正常时悬臂浆处于原点，正在等待装满的石英舟正常 运行状态。
4 石英管进源