非晶硅锗薄膜电池生产工艺流程简介

非晶硅锗薄膜电池生产工艺流程简介
1.玻璃磨边与清洗一
所用的原材料为TCO玻璃，一般薄膜电池所用的TCO玻璃是FTO（SnO:F），AZO(ZnO:Al)，目前，AZO是研发的热点，但是应用到产业化程度还不够，绝大多数薄膜电池厂商仍然采用成熟的FTO玻璃。

目前，FTO玻璃制造技术主要被日本的NSG与AGC 两家公司垄断。

国内能够制造TCO玻璃的有信义、南玻等少数几家公司，但产品性价比目前没有优势。

TCO玻璃到厂后，需要进行磨边处理。

将玻璃的四边有棱的地方磨光滑，四角进行倒角，这样，可以消除玻璃边缘及四角的微裂纹，也便于后道工序手动搬运操作，安全。

磨边机就是普通玻璃加工厂所使用的。

玻璃磨边后，TCO玻璃表面要进行清洗，及清洗一。

用液晶玻璃清洗机即可。

主要清洗步骤涉及喷淋，碱液清洗，去离子风刀吹干。

2.激光划线一与玻璃清洗二
TCO玻璃清洗干燥后，需要进行激光划线一。

激光划线一的目的是将TCO玻璃的导电膜划成一定数目的小块区域，各区域称为“cell”，每个cell彼此绝缘，这样，每个cell以后做为一个独立的发电单元，串联起来，不会产生很大的电流。

划断FTO膜现在通用的是用1064nm的红激光。

主流的激光器大部分采用Rofin的，国内购买激光器后，加工成激光划线机，目前，国内激光设备做的份额比较的的有深圳大族激光，武汉三工光电，苏州德龙激光等。

TCO玻璃通过夹子夹住边缘，在直线电机的带动下，做直线往复运动，电池板上方或底部，激光器发出的红激光经过分光，由激光头聚焦在电池板上，通过一定的焦距（DOF），电流，功率的设定，将TCO导电膜划断。

划线速度一般是1m/S。

激光划线后，会产生一些FTO膜残渣，由设备本身自带的排风可以抽走大部分，为了确保进入关键工序CVD的玻璃表面干净，需要进行玻璃二次清洗，即清洗二。

基本清洗步骤同清洗一，这里不用加碱性的清洗剂，可以进行超声波清洗。

3.CVD
CVD是整个生产过程的核心，所谓CVD，是化学气相沉积的意思，这里使用的是PECVD，即等离子增强型CVD。

优点是可以低温镀膜，玻璃的热损伤小。

成膜过程是首先沉积掺碳掺硼的非晶P层，做为窗口层，要求带隙要宽。

所用的气体为：混硅烷的TMB，甲烷，硅烷，氢气，氩气。

之后，沉积非晶I层，I层做为光的吸收层，电池能够吸收多少光，产生多少电，关键在于这一层。

一般，非晶I层H2与硅烷的用量比是4.5:1左右。

所用的气体只有氢气与硅烷。

第三层是非晶N层，N层材料主要通过掺磷或得。

所用的气体是混氢气的磷烷，硅烷和氢气。

以上是第一结PIN结构，也是传统的非晶硅薄膜电池结构。

具体过程由于涉及带隙调节，结构匹配等因素，并非如此简单的镀膜过程。

如P层，会有重掺P层与轻掺P层，N 层会有重掺微晶N层与轻掺非晶N层。

非晶硅PIN结构对于太阳光的吸收波段只是300-800nm，800nm以后波段的太阳光无法利用。

所以，在非晶硅上继续沉积非晶硅锗薄膜，因为非晶硅锗的带隙较窄，可以延长太阳光谱的吸收波段，更多的利用太阳光，这样，产生的电量更高。

具体镀膜过程同非晶硅PIN，不同的是I层掺进了混氢气的锗烷。

4.激光划线二
CVD镀膜结束后，进行激光划线二工艺，设备与激光划线一相同，不同的是激光器是532nm的绿激光，因为硅膜对这一波长的光有吸收，可以产生热量将硅膜烧断。

划线以激光划线一的线为参考，位移一定距离，将硅膜烧断，由于TCO膜能够透过532nm的绿激光，所以TCO膜损伤小（硅膜烧断时，有些会与TCO膜表面的氧起反应，生成氧化硅，使接触电阻很高，对TCO膜有一定损伤）。

5.PVD与激光划线三
接下来需要镀背电极。

TCO膜做为前电极，背电极需要用PVD的方法制成。

PVD，中文的意思是物理气相沉积。

先在硅膜上镀一层AZO，然后再镀一层铝膜。

主要通过磁控溅射的方式，在设备的腔室中通入氩气，直流电离生成氩离子，轰击阴极靶材，靶材就是AZO 和铝靶。

轰击下来的AZO和铝附着在玻璃基板的硅膜上，形成一定厚度。

PVD镀完膜后，需要再用激光划断。

用的设备同激光划线二，也是532nm的绿激光，与激光划线二的线再错开一定距离，使三条线平行排列。

将硅膜烧断后，热量向上将金属膜爆开，有排风设施将划断的膜残渣大部分抽走。

经过激光划线三，每个cell在电路上串联了起来，电压相对高，电流相对低。

6.激光扫边
由于镀膜过程是在玻璃表面全镀上，所以玻璃边缘也全有膜存在，受光照时，玻璃边缘会有电流通过，不便于人搬运，有危险。

所以需要将边缘的膜去掉。

一般，将玻璃边缘的膜去掉有两种机械的方法，一是用砂轮磨，将金属膜及硅膜磨掉，二是喷砂的方法，对玻璃边缘喷细砂，用砂子将边缘的膜打掉。

还有一种方法就是激光扫边。

用1064nm的激光，加大功率，将边缘的硅膜及金属膜打掉。

缺点是产生大量膜残留物，不便清理。

扫边区域宽度在8-12nm即可，防止有边缘漏电。

7.退火
激光扫边后，将电池板放进退火炉进行退火处理。

PECVD镀完的膜中含有大量非稳态的氢，需要进行退火处理，变成稳态的。

退火一般在190度的高温室中静置一小时左右即可。

8.反压修补、初测与芯片清洗
电池板退火后，进行反压修补。

用密排金属探针（pop pin）接触金属膜表面，加反向电压，这样，cell与cell之间缝隙中的金属残留物被烧掉，防止了短路情况的发生。

反向修补后，进行太阳光模拟器的初测，看看电池板的效率及峰值功率。

检验前面工艺过程是否出现问题，如果电池板功率很低，直接报废掉，以免浪费后续封装工段的原材料。

初测结束后，为了确保电池板表面的清洁，需要进行芯片清洗，设备及工艺过程基本与清洗二类似。

8.超声波焊接
电池板清洗后，流入焊接工序，所用的焊接方式是超声波焊接，焊接所用的焊带是铝带，与铝膜易焊。

焊接时，用一个表面凹凸不平的金属滚轮压住焊带，通过超声波传导能量，将焊带焊在电池板长边两侧的边缘上，做为引出电流的汇流条。

9.EV A、背板玻璃铺设
焊接后，将边缘多出的铝带成直角像电池板内侧弯折，在电池板上铺好EV A，在EV A 长边边缘两侧用剪子绞两个口，将汇流条从口引上来，压在EV A上面。

将清洗过的背板玻璃盖在EV A及汇流条上面，将汇流条的前端从背板玻璃上的小孔处引出来。

检查一下前板玻璃与背板玻璃的对位情况，放置一边。

这里，EV A是封装材料，轻薄，可以防水，具有粘性，可以通过“交联反应”将前后两块玻璃粘在一起，增加电池板强度与安全性。

背板玻璃是普通的白玻璃，有加工的小孔，引线用。

背板玻璃可以是普通的浮法玻璃，
也可以是钢化玻璃。

10.层压
铺设后的前板与背板玻璃需要经过层压，将EV A树脂模融化，产生粘性，通过交联反应，将前板与背板玻璃粘住，抽真空，将熔融的EV A中的气泡抽走，防止以后气泡变大，水汽进入。

一般，加热温度120-160度即可。

11.接线盒安装、终测
层压后，需要安装接线盒。

接线盒安装部分需要用密封胶和灌封胶保护，增加电池板的耐候性。

首先在无盖的接线盒边缘涂上一圈密封胶，粘在背板玻璃孔的位置，将铝带与接线盒的电极头焊上，多余的铝带剪掉。

测试电性能后，电池板贴上标签，标签上标有防护等级，电性能参数，通过的各项产品认证标识（TUV，UL，CE，MCS）等。

之后，在接线盒内部灌入灌封胶，一般采用A、B双组分胶，增加固化时间。

同时，在电池板组件边缘四周抹上一圈密封剂，防止水汽进入。

扣上接线盒的盖子，组件表面擦拭干净，用塑封膜包好接线盒的引出电缆，将组件装箱。