单晶硅电池工艺流程资料
合集下载
相关主题
- 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)。
Si3N4 TiO2
• PECVD
PECVD法以硅烷和氨或联氨作为反应气体，利用气体放电时 产生的高温使反应气体分解，然后通过化学反应而淀积在衬 底上。其基本反应式为：
3SiH4+4NH3=Si3N4+12H2
丝网印刷和烧结
丝网印刷原理：控制流体的运动
• 印刷前，丝网上的浆料因粘度较大不会自行流动而漏过丝网。 • 印刷时，刮板把浆料压入网孔，在刮板及丝网的作用下，浆 料受到很大的切应力而粘度迅速下降才能流过网孔，从而与 基板接触，在丝网回弹过程中附着到基板上。
5 2 2 5 2
过量O 2
• 生成的P2O5又进一步与硅作用，生成SiO2和磷原子，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 。
各种扩散方法的比较
扩散方法 简单涂布 源扩散 二氧化硅乳 源涂布扩散 液态源 扩散 氮化硼固 态源扩散 比 较
Βιβλιοθήκη Baidu
去除背结
去除背结常用下面 三种方法，化学腐蚀法， 磨沙法和蒸铝烧结，丝 网印刷铝烧结法。前两 种去除背结的方法。对 于 n+/n 和 p+/n 型电池都适 用，蒸铝或丝网印刷铝 浆烧结法仅适用于n+/p型 太阳电池制作工艺。
烧结合金示意图
制备减反射膜
减反膜的制备方法：
• • • • 真空镀 溅射法 印刷法 喷涂法 SiO 类金刚石膜 Ta2O5 IT膜 Nb2O5 SiO2 TiO Ta2O5 Ti(OC2H5)4 钛酸乙酰
三氯氧磷液态源扩散
• 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：
3 5 2 5
600C 5POCl 3PCl P O • 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： 2P O 5Si 5SiO 4P
化学清洗
这是相当重要的一步工序。因为下面紧 接着就要进行扩散工序了，如果表面清洗 不彻底的话，表面杂质在扩散的高温下就 有可能也扩散入硅片中引起该太阳电池片 性能参数的下降、甚至报废。所以，在实 际生产中要充分重视这一环节，生产线上 要保持干净、整洁，工作人员不能随意用 手拿捏硅片。
化学清洗
硅片化学清洗的主要步骤：
3.
4.
5.
6.
扩散制结
制结过程是在一块基体材料上生成导电类型 不同的扩散层，它和制结前的表面处理均是电池 制造过程中的关键工序。制结方法有热扩散，离 子注入，外延，激光及高频电注入法等。 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 短波响应好等，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/□，硅太阳电池所用的主要热 扩散方法有涂布源扩散，液态源扩散，固态源扩 散等。
单晶硅电池工艺流程
--someone of HNU整理
绒面的制备
硅可与氢氧化钠、氢氧化钾等碱的溶液起作 用，生成硅酸盐并放出氢气，化学反应为： Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2 对于硅而言，如选择合适的腐蚀液和腐蚀温 度， (100) 面可比 (111) 面腐蚀速度大数十倍以上。 因此，(100)硅片的各向异性腐蚀最终导致在表面 产生许多密布的表面为(111)面的四面方锥体，由 于腐蚀过程的随机性，方锥体的大小不等，以控 制在3～6m为宜。
绒面的制备
硅的各向异性腐蚀液通 常用热的碱性溶液，商品 化电池的生产中，通常使 用廉价的氢氧化钠稀溶液 （浓度为 1 ～ 2% ）来制备 绒面硅，腐蚀温度为 80C 左右，为了获得均匀的绒 面，还应在溶液中添加醇 类（如无水乙醇或异丙醇 等）作为络合剂，加快硅 的腐蚀。
绒面的制备
碱腐蚀的硅片表面虽然 没有酸腐蚀光亮平整，但制 成的电池性能完全相同，目 前，国内外在硅太阳电池生 产中的应用表明，碱腐蚀液 由于成本较低，对环境污染 较小，是较理想的硅表面腐 蚀液，另外碱腐蚀还可以用 于硅片的减薄技术，制造薄 型硅太阳电池。
去磷硅玻璃
• 磷硅玻璃的折射率比 Si3N4 折射率小，如果 磷硅玻璃较厚会降低减反射效果； • 磷硅玻璃的厚度在扩散中的工艺控制比较 难，工艺窗口太小，厚度的变化较大，很 不稳定，所以在生产过程中将其去除，以 稳定生产； • 磷硅玻璃易受潮，导致电池效率衰减； • 影响烧结后电池的串联电阻 。
去磷硅玻璃
• HF腐蚀 • 等离子刻蚀
去边
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。 去边的方法有腐蚀法，即将硅片两面掩好。 在硝酸、氢氟酸组成的腐蚀液中腐蚀 30秒钟左右。 挤压法是用大小与硅片相同，略带弹性的耐酸橡 胶或塑料，与硅片相间整齐隔开，施加一定压力 后，阻止腐蚀液渗入缝隙取得掩蔽。
设备简单，操作方便。工艺要求较低，比较成熟。 散硅片中表面状态欠佳，ｐ-ｎ结面不太平整，对于 大面积硅片薄层电阻值相差较大。 设备简单，操作方便，扩散硅片表面状态良好，ｐ -ｎ结平整。均匀性，重复性较好。改进涂布设备。 可以适用自动化，流水线生产。 设备和操作比较复杂。扩散硅片表面状态好，ｐ ｎ结面平整，均匀性，重复性较好，工艺成熟。 设备简单，操作方便，扩散硅片表面状态好，ｐ ｎ结面平整，均匀性，重复性比液态源扩散好，适 合于大批量生产。
1. 2. 用干净的水（去离子水）将硅片冲洗4～5遍； 将硅片放入由水、盐酸、过氧化钠组成的混合液中，加 热至沸腾，然后将其冷却，将上面的过程重复三至四遍； 把硅片从混合液中取出来，再用去离子水将硅片上残存 的混合液冲洗干净； 将硅片放入10%左右的HF溶液中浸泡约两分钟，除去硅 片表面的天然氧化层； 把硅片从HF溶液中取出来，用去离子水将硅片表面残存 的氢氟酸液冲洗干净，再把硅片浸入无水酒精中脱水； 将清洗完的硅片烘干。
丝网印刷和烧结
烧结包括多种物理、化学变化，如脱水、化 学反应、熔融和烧结等。在钝化膜上面及背表面 通过丝网印刷印好上、下电极并烘千后就可以通 过链式烧结炉来进行烧结。此时，上电极的银将 与氮化硅、二氧化硅和硅形成共晶体，从而使电 极与硅形成良好的欧姆接触。
2 5 2
三氯氧磷液态源扩散
• 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：
4PCl 5O 2P O 10Cl
• PECVD
PECVD法以硅烷和氨或联氨作为反应气体，利用气体放电时 产生的高温使反应气体分解，然后通过化学反应而淀积在衬 底上。其基本反应式为：
3SiH4+4NH3=Si3N4+12H2
丝网印刷和烧结
丝网印刷原理：控制流体的运动
• 印刷前，丝网上的浆料因粘度较大不会自行流动而漏过丝网。 • 印刷时，刮板把浆料压入网孔，在刮板及丝网的作用下，浆 料受到很大的切应力而粘度迅速下降才能流过网孔，从而与 基板接触，在丝网回弹过程中附着到基板上。
5 2 2 5 2
过量O 2
• 生成的P2O5又进一步与硅作用，生成SiO2和磷原子，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 。
各种扩散方法的比较
扩散方法 简单涂布 源扩散 二氧化硅乳 源涂布扩散 液态源 扩散 氮化硼固 态源扩散 比 较
Βιβλιοθήκη Baidu
去除背结
去除背结常用下面 三种方法，化学腐蚀法， 磨沙法和蒸铝烧结，丝 网印刷铝烧结法。前两 种去除背结的方法。对 于 n+/n 和 p+/n 型电池都适 用，蒸铝或丝网印刷铝 浆烧结法仅适用于n+/p型 太阳电池制作工艺。
烧结合金示意图
制备减反射膜
减反膜的制备方法：
• • • • 真空镀 溅射法 印刷法 喷涂法 SiO 类金刚石膜 Ta2O5 IT膜 Nb2O5 SiO2 TiO Ta2O5 Ti(OC2H5)4 钛酸乙酰
三氯氧磷液态源扩散
• 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：
3 5 2 5
600C 5POCl 3PCl P O • 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： 2P O 5Si 5SiO 4P
化学清洗
这是相当重要的一步工序。因为下面紧 接着就要进行扩散工序了，如果表面清洗 不彻底的话，表面杂质在扩散的高温下就 有可能也扩散入硅片中引起该太阳电池片 性能参数的下降、甚至报废。所以，在实 际生产中要充分重视这一环节，生产线上 要保持干净、整洁，工作人员不能随意用 手拿捏硅片。
化学清洗
硅片化学清洗的主要步骤：
3.
4.
5.
6.
扩散制结
制结过程是在一块基体材料上生成导电类型 不同的扩散层，它和制结前的表面处理均是电池 制造过程中的关键工序。制结方法有热扩散，离 子注入，外延，激光及高频电注入法等。 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 短波响应好等，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/□，硅太阳电池所用的主要热 扩散方法有涂布源扩散，液态源扩散，固态源扩 散等。
单晶硅电池工艺流程
--someone of HNU整理
绒面的制备
硅可与氢氧化钠、氢氧化钾等碱的溶液起作 用，生成硅酸盐并放出氢气，化学反应为： Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2 对于硅而言，如选择合适的腐蚀液和腐蚀温 度， (100) 面可比 (111) 面腐蚀速度大数十倍以上。 因此，(100)硅片的各向异性腐蚀最终导致在表面 产生许多密布的表面为(111)面的四面方锥体，由 于腐蚀过程的随机性，方锥体的大小不等，以控 制在3～6m为宜。
绒面的制备
硅的各向异性腐蚀液通 常用热的碱性溶液，商品 化电池的生产中，通常使 用廉价的氢氧化钠稀溶液 （浓度为 1 ～ 2% ）来制备 绒面硅，腐蚀温度为 80C 左右，为了获得均匀的绒 面，还应在溶液中添加醇 类（如无水乙醇或异丙醇 等）作为络合剂，加快硅 的腐蚀。
绒面的制备
碱腐蚀的硅片表面虽然 没有酸腐蚀光亮平整，但制 成的电池性能完全相同，目 前，国内外在硅太阳电池生 产中的应用表明，碱腐蚀液 由于成本较低，对环境污染 较小，是较理想的硅表面腐 蚀液，另外碱腐蚀还可以用 于硅片的减薄技术，制造薄 型硅太阳电池。
去磷硅玻璃
• 磷硅玻璃的折射率比 Si3N4 折射率小，如果 磷硅玻璃较厚会降低减反射效果； • 磷硅玻璃的厚度在扩散中的工艺控制比较 难，工艺窗口太小，厚度的变化较大，很 不稳定，所以在生产过程中将其去除，以 稳定生产； • 磷硅玻璃易受潮，导致电池效率衰减； • 影响烧结后电池的串联电阻 。
去磷硅玻璃
• HF腐蚀 • 等离子刻蚀
去边
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。 去边的方法有腐蚀法，即将硅片两面掩好。 在硝酸、氢氟酸组成的腐蚀液中腐蚀 30秒钟左右。 挤压法是用大小与硅片相同，略带弹性的耐酸橡 胶或塑料，与硅片相间整齐隔开，施加一定压力 后，阻止腐蚀液渗入缝隙取得掩蔽。
设备简单，操作方便。工艺要求较低，比较成熟。 散硅片中表面状态欠佳，ｐ-ｎ结面不太平整，对于 大面积硅片薄层电阻值相差较大。 设备简单，操作方便，扩散硅片表面状态良好，ｐ -ｎ结平整。均匀性，重复性较好。改进涂布设备。 可以适用自动化，流水线生产。 设备和操作比较复杂。扩散硅片表面状态好，ｐ ｎ结面平整，均匀性，重复性较好，工艺成熟。 设备简单，操作方便，扩散硅片表面状态好，ｐ ｎ结面平整，均匀性，重复性比液态源扩散好，适 合于大批量生产。
1. 2. 用干净的水（去离子水）将硅片冲洗4～5遍； 将硅片放入由水、盐酸、过氧化钠组成的混合液中，加 热至沸腾，然后将其冷却，将上面的过程重复三至四遍； 把硅片从混合液中取出来，再用去离子水将硅片上残存 的混合液冲洗干净； 将硅片放入10%左右的HF溶液中浸泡约两分钟，除去硅 片表面的天然氧化层； 把硅片从HF溶液中取出来，用去离子水将硅片表面残存 的氢氟酸液冲洗干净，再把硅片浸入无水酒精中脱水； 将清洗完的硅片烘干。
丝网印刷和烧结
烧结包括多种物理、化学变化，如脱水、化 学反应、熔融和烧结等。在钝化膜上面及背表面 通过丝网印刷印好上、下电极并烘千后就可以通 过链式烧结炉来进行烧结。此时，上电极的银将 与氮化硅、二氧化硅和硅形成共晶体，从而使电 极与硅形成良好的欧姆接触。
2 5 2
三氯氧磷液态源扩散
• 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：
4PCl 5O 2P O 10Cl