太阳能电池工艺知识简介13页word文档

工序知识概要

在整个晶体内,原子都是周期性的规则排列,称之为单晶.由许多取向不同的单晶颗粒杂乱的排列在一起的固体称为多晶.

工序流程::装片-清洗-制绒-清洗-甩干-扩散-等离子刻蚀-去磷硅玻璃-甩干-镀膜-丝印-烧结-分类检测

清洗

利用氢氧化钠对多晶硅腐蚀的各向异性,争取表面反射率较低的表面结构.

单晶主要化学品:NaOH NaSiO3 HF HCL 异丙醇

多晶主要化学品：咯酸HF HCL

化学腐蚀的原理

热的NaOH溶液祛除硅片表面机械损伤层:

Si+2NaOH+H2O====Na2SiO3+2H2

HF祛除硅片表面氧化层

SiO2+6HF=====H2[SiF6]+2H2O

HCL祛除硅片表面金属杂质

盐酸具有酸和络合剂的双重作用,氯离子能与Pt2+ Au3+ Ag+ Cu+ Cd2+ Hg2+等金属离子形成可溶于水的络合物现有多晶硅片是又长方体晶锭在多线切割锯切成一片片多晶硅方片,由于切片是钢丝在金刚砂溶液作用下多次往返削切成硅片,金刚砂硬度很高,会在硅片表面带来一定的机械损伤.

如果损伤不祛除,会影响太阳电池的填充因子.

硅片扩散前的清洗腐蚀工序标准工时:44分钟

绒面的作用

为了提高单晶硅太阳电池的光电转换效率,工业生产中通常采用碱与醇的混合溶液对晶面的单晶硅片的各项异性腐蚀在表面形成类似”金字塔”状的绒面,有效增强硅片对入射太阳光的吸收,从而提高光生电流密度.

浓度高的氢氧化纳溶液与硅进行化学反应的速度加快,反应相同时间后,金字塔的体积更大.当氢氧化钠的浓度超过了一定的界限,溶液的腐蚀力度过强,绒面会越来越差,直至出现类似”抛光”的效果.

异丙醇在制绒液中起两点作用:一. 协助氢气泡的释放;二.可以减弱氢氧化钠对硅片的腐蚀力度.

氢氧化钠.硅酸钠与异丙醇的混合溶液对晶体硅进行腐蚀,可以制备出类似金字塔的结构表面。理想的绒面应是金字塔体积较小，大小均匀，覆盖率高。

制绒过程中易出现的问题有：绒面过大，或大小不均，绒面不良（绒面色斑教多，主要是脏污没有去掉），绒面雨点现象。绒面过大，可能是制绒槽中NaOH量过多，或者温度过高，造成初抛过后的大绒面没有很好的得到修复。绒面雨点现象：制绒过程中溶液配比不当，异丙醇易挥发，主要是靠它带走硅片反应后产生的氢气泡后，气泡内部有脏污，气泡不去掉，内部的脏污也无法溶于水，也就无法去掉，从而形成雨点状的脏污。另一方面，

如果异丙醇过量，气泡产生过多，也会阻止脏污的溶解，因此异丙醇不能过少也不能过量。

清洗甩干后的片子有时有甩不干的现象，主要有三个方面的影响：1.甩干机运行温度。2.甩干机运行速度 3.甩干机油温。其中以油温为主导因素，油温基本上控制在110-120之间，如果油温上不去，其他两个参数再怎么改，甩干后的效果都不是很好，原则上操作工不经工艺同意是不允许更改这三项参数的，而某些时候些员工为了增加当班产量，就会更改这些参数，最常见的是更改速度和时间，以至于甩干效果不良，而过多的水分会在扩散时与POCL3分解后的P2O5结合而提前形成偏磷酸，从而一方面降低了P的利用，更重要的是偏磷酸耐高温且有强腐蚀性，会附在硅片表面腐蚀硅片，从而形成白色反应残留物（也就是后面所说的亮点色斑），也从而形成表面缺陷，一方面大大降低效率，另一方面在外观上也是一大禁忌。

扩散工序知识

PN结是不能简单地用两块不同类型的半导体接触在一起就能形成的,必须在晶体内部实现P型和N型半导体的接触.我们制造PN结，实质上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的另一个区域中占优势（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。

液态磷扩散原理

太阳电池制造工艺中，磷扩散一般有三种方法，一是三氯氧磷（POCL3）液态源扩散，二是喷涂磷酸水溶液后链式扩散,三是丝网印刷磷浆料后链式扩散.本公司目前采用的是第一种方法.

POCL3是目前磷扩散用的较多的一种杂质源.它是无色透明液体,具有刺激性气味,如果纯度不高则呈红黄色,其比重为1.67,熔点2!C,沸点107C,在潮湿空气中发烟,POCL3,很容易发生水解,POCL3极易挥发,高温下蒸汽压很高,为了保持蒸汽压的稳定,通常是把源瓶放在0.C的冰水混合物中.磷有极毒,换源时应在抽风橱内进行,且不要在尚未倒掉旧源时就用水冲,这样易引起源瓶爆炸,POCL3在高温下(>600)分解生成无氯化磷和五氧化二磷,其反应如下:

5POCL3====3PCL5+P2O5

生成的P2O5在扩散温度下与硅反应,生成二氧化硅和磷原子,其反应式如下:

2P2O5+5Si====5SiO2+4P↓

由上面的反应式可以看出.

POCL3热分解时,如果没有外来的氧参与其分解是不充分的,生成的PCL5是不易分解的,并且对硅片有腐蚀作用,破坏硅片的表面状态.但在外来氧的情况下,PCL5会进一步分解成P2O5并放出氯气其反应式如下:

4PCL5+O2====2P2O5+10CL2↗

生成的P2O5又进一步与硅反应,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,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,POCL3热分解的反应式为:

4POCL3+3O2===2P2O5+6CL2

POCL3分解产生的P2O5沉积在硅片表面,P2O5与硅反应生成SiO2和磷原子,并在硅片表面形成磷硅玻璃,然后磷原子再向硅片中进行扩散,反应式如下:

2P2O5+5Si====5SiO2+4P

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.

这对于制作具有大的结面积的太阳能电池是非常重要的.

扩散过程中出现扩散不到现象,扩散不到有什么表现,其主要有那些原因?

答:扩散过后的硅片呈黑色,而未扩散过的硅片为原始硅片颜色,即为灰色,扩散不到有两种情况,一种是硅片边缘扩散不到,另一种是硅片全部扩散不到,扩散不到的硅片方块电阻多在100欧姆左右,其主要原因是扩散管内磷元素分布不均,这有两种情况,一种是管内上下分布不均(即形成边缘扩散不到),这种主要是由于扩散时管内大氮气流量小,没起到平衡管内气体的作用,那么扩散小氮气携源进入管子后易沉在管子下方,造成上部分扩散不到现象.另一种是管内左右分布不均(即形成一舟片子中一部分扩散得很好,另一部分则完全没有扩散到),这主要有三个方