单晶硅太阳能电池的生产工艺

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106 •电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering

【关键词】单晶硅 太阳能电池 生产工艺

太阳能电池便是一种可将太阳能转化为电能的装置。硅太阳能电池是各种太阳能电池中性能较为优越的种类，其可靠性高、寿命长、

成本低，其中又以单晶硅和多晶硅为代表，本文重点研究单晶硅太阳能电池。

1 制绒

制绒过程采用质量分数味20%碱液于80℃温度下对硅片进行表面处理，从而达到去除损伤层效果。腐蚀作用速度为6-10um/min ，约经过25-40min 反应后硅片表面可形成角锥形外表，该过程反应如下：

Si+2NaOH+2H 20→Na 2SiO 3+2H 2↑

对硅片表面生成的SiO 2可为采用HF 进行清除，方程式如下：

SiO 2+6HF →H 2SiF 6+2H 2O

采用盐酸进行表面处理，形成可溶于水的络合物，最后采用喷淋方式去除表面杂质，烘干处理。

2 扩散制结

扩散源为三氯氧磷（POCl 3），高温条件下会分解：

5POCl 3→3PCl 5+P 2O 5

反应会产生一定扩散温度，生产物P 2O 5

会与硅反应：

2P 2O 5+5Si →5SiO 2+4P

在外来氧气作用下PCl 5被进一步分解为P 2O 5并释放出氯气，其反应过程为：

4PCl 5+5O 2→2P 2O 5+10Cl 2↑

生成物P 2O 5会与Si 进一步反应，在通入氮气过程中同时通入一定量O 2，此过程总反应方程式为：

4POCl 3+3O 2（过量）→2P 2O 5+6Cl 2↑

POCl 3分解过程中产生的P 2O 5会在硅片表面进行累积，并与硅片产生反应生成SiO 2及P ，反应过程中生成一层表面磷-硅玻璃材质，P 会逐渐向外扩散，反应过程如下：

单晶硅太阳能电池的生产工艺

2P 2O 5+5Si →5SiO 2+4P

3 等离子边缘刻蚀

等离子体刻蚀采用高频辉光放电反应，将反应气体激活，成为活性粒子，这些活性粒子扩散至需刻蚀部位，与硅片产生反应，生成具有一定挥发性的SiF 4，因此易被除去，达到边缘刻蚀目的。

4 去磷硅玻璃

将槽内液体换成清水，HF 槽放水至80L 后再向槽中添加8L 含量为48.8%-49.2%的HF 。去磷硅玻璃工艺的步骤及其参数见表1。

HF 被不断消耗，浓度不断降低。为保证反应顺利进行，需每间隔6H 对槽液进行更换一次，喷淋槽及清洗槽的纯水约每12H 需更换一次。

5 PECVD镀减反射膜

单晶硅太阳能电池生产中一般采用等离子化学气相沉积（PECVD ）减反射膜。工业生产中制备SiN x 减反射膜时会引起大量H 进入，促进悬挂键不断饱和，由此降低复合中心影响，促进表面钝化。SiN x 薄膜不仅可以增强单晶硅太阳能电池对太阳光的吸收率，还可在H 钝化作用下极大提高单晶硅太阳能电池短路点流及开路电压。计算分子化合价可知中SiN x 中Si 和N 化合价之比为0.75，因此分子结构为Si 3N 4。PECVD 沉积SiN x 薄膜化学计量比随工艺产生变化，其中Si 和N 之比在0.75-2之间波动。SiN x 电阻率会随着X 增加而降低，折射率则与X 成正比关系。

单晶硅太阳能电池生产中PECVD 反射膜原理就是利用低温等离子体作为能量源，在此基础上将硅片结合石墨采用加热反应条件进行加热，并向PECVD 反应过程中通入一定量气体，气体成分为SiH 4、NH 3、N 2，采用辉光放电技术产生等离子体。经过一系列化学反应及等离子反应后，硅片表面形成一层固态薄膜，该过程化学反应为：

SiH 4+NH 3→Si x N y H z +H 2↑

6 丝网印刷电极

丝印基本原理是利用网版上网口为渗透孔，在施加外界压力作用下让浆料通过渗透孔渗透到硅片上。丝印过程主要有网版、刮刀、浆料、印刷机、硅片等。

单晶硅太阳能电池丝印主要有三个步骤：（1）用Ag/Al 浆印刷背电极并烘干；（2）用Ag/Al 浆背电场并烘干；（3）用Ag/Al 浆印刷正电极。

7 烧结

从结构上看，固体颗粒有较大表面积和不规则表面，材料加工过程中会受到机械、化学、热作用等导致结晶出现缺陷，因此造成系统具有很高自由能。烧结过程中颗粒会出现接触——结合——自由收缩——空隙排除——晶体性能提升等，此后系统自由能降低，系统稳定性进一步提升，厚膜粉系统被烧结密实。

8 结束语

单晶硅电池生产工艺质量是生产制造单晶硅太阳能电池的关键，提升单晶硅电池生产工艺可增加太阳能普及范围，缓解能源危机。

参考文献

[1]王长贵.可再生能源的现状和展

望[J].太阳能光伏产业发展论文论集,2014(05):34-37.

[2]沈辉.太阳能光伏发电技术[J].化学工

业,2015(03):78-86.

作者简介

杨慧敏（1988-），女，山西省朔州市人。现为国家知识产权局专利局专利审查协作四川中心研究实习员，2013年硕士研究生毕业，研究方向主要为光伏、光敏等光电器件、半导体器件等领域专利审查。

作者单位

国家知识产权局专利局专利审查协作四川中心 四川省成都市 610200

表1：去磷硅玻璃工艺的步骤及其参数

槽HF 喷淋清洗预脱水

槽液H 2O H 2O H 2O 温度室温室温室温室温时间240S 300S 300S 300S 鼓泡

有篮

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