P型单晶硅太阳电池工艺

P型单晶硅太阳电池工艺

目录

;Test wafers

Test wafers

;Texturing

;Cleaning before diffusion

Cl i b f diff i

;Diffusion

;Edge isolation and remove PSG ;PECVD

;Screen printing and firing

;SE solar cells introduce

SE solar cells introduce

来料检验

现在有的电池生产公司会有这

道生产工序，因为优质硅片在市场上

道生产序在市

常常处于“有价无市”的状态，缺货

严重，许多硅片制造商经常会用硅棒

的“头尾料”来以次充好，卖给下游

电池制造商，所以加上这道工序用来

检验硅片的质量。

此道工序主要检验硅片的厚度、

少子寿命、表面平整度、是否有微裂

纹、电阻率、表面油污等，同时具有

纹电阻率表面油污等同时具有

插片功能，可将硅片插入25片一盒的

晶片盒中。我所知的设备供应商是韩

国的fortix公司。这种设备插片速度不

f i公司这种设备插片速度不

是很快，所以平时也只是用来做抽查

检验，大部分硅片还是手工插入晶片

盒流入下一工序。

texturing

第二道工序是制绒。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(100)晶面的单晶硅片进行各向异性腐蚀，在表面形成类似“金字塔”状的类似金字塔状的绒面结构（陷光结构）,有效的增强了硅片对入射太阳光的吸收,从而提高光生电流显微镜下的绒面结构图

流。

texturing

国内一般采用深圳捷佳创in-line

制绒机。我所见的该厂家的制绒机

有单槽产200、300和400片三种，

制绒槽的材料有PVC树脂和不锈钢

两种。工艺条件视硅片表面质量而

定，以200片一槽不锈钢材质的设

备为例硅片表面油污较少易于制

备为例，硅片表面油污较少易于制

出绒面，碱浓度可在0.8-1.2%之间，

醇添加6-10升即可，硅酸钠500克。

反应时间分钟，反应温度

18-2580-

82度。若表面较脏，工艺的变数就

很大了，反应时间一般是延长至40

分钟，同时加大碱浓度，甚至在制

绒前采用高浓度碱液腐蚀的“粗抛”

工艺。由于受原材料影响较大，所

以制绒工艺很不稳定，需要很有经

验的工艺人员在场控制。

验的人员在场控制

制绒工艺所用的化学辅料现在普遍是NaOH,异丙醇和硅酸钠。有个别公司不用硅酸钠。

扩散前清洗

制绒后会进行扩散制结，在扩散前要进行酸洗，洗去硅片表面附着的金属离子。主要采用盐酸溶液，清洗机般采用捷佳创要采用盐酸溶液，清洗机一般采用捷佳创和北京七星华创的。清洗作业还要用到HF 溶液，洗去硅片表面上的薄氧化层。硅片溶液洗去硅片表面上的薄氧化层硅片经过两种酸液的清洗顺序没有严格要求，一般是先经过HCl，再经过HF。

般是先经过再经过

diffusion

diffusion

扩散的主要目的是制作PN结，在掺硼的P型硅片上用三氯氧磷进行扩散。三氯

氧磷（磷源）呈液态，放在扩散炉后面，一般源温为18-25度，通过载气N2传进扩

散炉体。三氯氧磷与氧气在炉内反应生成磷扩散进硅片表面下0.3-0.5um，同时通

散炉体三氯氧磷与氧气在炉内反应生成磷扩散进硅片表面下0305um同时通

保护N2，调节气流，保证扩散结的均匀性。

目前大多数厂商采用中电48所和北京七星华创的国产扩散炉，国产炉扩散的均

匀性不好气流量大炉口密封性不好常有绿色的偏磷酸生成国外

匀性不好，气流量大，炉口密封性不好，常有绿色的偏磷酸生成。国外

Centrotherm公司生产的扩散炉也有少数公司采用，效果很好，缺点是编辑新扩散

工艺不方便，要求工艺人员会计算机编程语言才能编写工艺程序。

以下是我编写的一个扩散工艺

以下是我编写的个扩散工艺recipe,采用了小气流量扩散工艺。

step Time Temperature N2 flow O2 flow source gas 1 loading 15

y

2 stability 860 10slm

3 oxidation 8min 860 15slm 2slm

4 first diffusion 15min 860 18 1 0.8slm

5 drive in 10 860 18 0.5

6 second diffusion 10 860 18 1 0.8

7 cool down 至810 25

8 unload 15

diffusion

扩散结的在线检测手段主要有两种，四探针测方块电阻和测少子寿命。不同生产商对方块电阻的要求不同，看重短路电流的生产商要求方块电阻在

35--40之间。

45--50之间，而看重开路电压的生产商会要求方块电阻在35

45

之间而看重开路电压的生产商会要求方块电阻在之间

左图为四探针测方阻，

左图为四探针测方阻

右图为少子寿命测试仪

Edge isolation and remove PSG

Edge isolation and remove PSG

扩散后，我们只希望硅片上面存在PN结，可是扩散后的硅片在侧面也存在PN结，侧面的N型区是不需要的，因为它是导致成品电池反向漏电的一个原因，所以要去掉侧边的N型区。过去采用的办法是等离子刻蚀，将硅片个原因所以要去掉侧边的型区过去采用的办法是等离子刻蚀将硅片上下表面用夹具挡住，只留出侧边放入等离子刻蚀机进行干刻，刻蚀气体为CF4和O2,比例10:1即可。刻蚀后，用冷热探针接触硅片边缘，显示“P”即可，或用万用表的触笔测试边缘，电阻大于5000欧亦可。现今一些大公司引进了德国的RENA湿法刻蚀设备，使硅片在滚轮上漂浮通过硝酸、硫酸、氢氟酸湿法刻蚀设备使硅片在滚轮上漂浮通过硝酸硫酸氢氟酸的混合溶液，利用“虹吸原理”使硅片边缘吸入酸液腐蚀掉N型区，同时硅片背面的绒面结构被腐蚀平整。大规模生产后证明，湿法刻蚀相对于干法刻蚀，将电池效率提高了0.15-0.2%。

等离子刻蚀后会进行去“磷硅玻璃”清洗因为扩散后硅片表面会生

等离子刻蚀后会进行去“磷硅玻璃”清洗，因为扩散后，硅片表面会生长一层含磷的二氧化硅层，称为“磷硅玻璃”。清洗溶液为HF溶液，浓度在5%左右。RENA设备整合了去磷硅玻璃这一步，边缘腐蚀后，硅片会漂到HF 溶液中。

这里顺便提一下，国外的公司进行边缘刻蚀采用了激光刻蚀，用激光将硅片边缘切除达到去N型区的目的，这一步在做成成品电池后进行，激光器加在了烧结炉和Berger测试仪之间（后面会提及）。国内也尝试过这种办法，但是激光刻蚀国内公司使用总是不稳定，所以很少有公司添加了这种设备，拥有这种设备的公司一般只是在等离子刻蚀不完全时加上激光刻蚀，防止反向漏电大现象。