电池片工艺流程培训

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射率从23降低到7.5左右,基本减少到原来的三分之一。
表面钝化作用
薄膜中的H能够进入硅晶体中,钝化硅中的缺陷,降低表面态密度,抑 制电池表面复合,增加少子寿命,从而提高太阳电池Isc和Voc
优良的化学稳定性,卓越的抗氧化和绝缘性能
在表面形成一道膜,有助于在烧结中保护PN结
24
薄膜质量参数和影响因素
29
丝网印刷/烧结/测试流程

WB传送
1#丝网机 银/铝浆背电极印刷

WB传送


1#烘箱
2#丝网机 铝浆背电场印刷 2#烘箱 3#丝网机 银浆栅极印刷 电极烧结 (烘干 + 烧结) 测试 分选
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• • •
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WB传送

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丝网印刷各阶段硅片图形
印刷背电极后的硅片
用手触摸棱角看是否不平
将刮条压紧在玻璃门上观察平整度
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用完后的刮条,用小刀切去一角
浆料准备
1号机的银铝浆(或PV505银浆),搅拌时间为10分钟(PV505为1分钟), 手动搅拌。2号机、3号机浆料搅拌按照《搅拌器操作规程》进行作业。3号 机银浆搅拌时间必须达到5小时以上,铝浆搅拌时间在0.5-3小时之间。需要 使用银浆或铝浆时,则取下浆料,打开瓶盖,用干净的刮浆板将沾在瓶盖上 的浆料刮进瓶中(如图11),并用刮浆板手动将瓶中浆料搅拌5-10下后,此 浆料方可于3号机和2号机分别投入正常使用。
电池片制程工艺流程及控制点
许志法 Outsourcing Quality
Nov 2010
1
太阳电池的工作原理 ——光生伏特效应
● 吸收光子,产生电子空穴对。 ●
电子空穴对被自建电场分离, 在PN结两端产生电势。 将PN结用导线连接,形成 电流。


在太阳电池两端连接负载, 实现了将光能向电能的转换。
● 3) 单面腐蚀深度 3.2-4.2微米
● 4)滚轮速度范围 0.5~1.5m/min (注:前清洗速度最好不要超过1.2m/min,速度过快,一方面硅片 清洗或吹 不干净,扩散容易出现蓝黑点片;另一方面碎片高,有 时碎片会堵住喷淋口,清洗后出现脏片)
8
制绒工序控制及注意事项
片子表面5S控制
1
• 边刻蚀
2
• Rinse 1
• Alkaline rinse (KOH/DI water)
3
• 中和硅片表面的酸 • Rinse2 • HF bath (HF/DI water)
4
5
• 去PSG • Rinse 3 • Dryer • 干燥硅片表面
6 7
18
后清洗刻蚀厚度
● 硅片各边的绝缘电阻>1000欧姆 ● 滚轮速度范围 0.5~1.5m/min (注:后清洗速度最好不要超过1.35m/min,速度过快,一方面硅片清 洗或吹不干净,PECVD容易出现白点片;另一方面碎片高,有时 碎片会堵住喷淋口,清洗后出现脏片) ● 刻蚀厚度:0.5-1.5um ● 去磷硅玻璃主要反应方程式 SiO2 + 6HF = H2SiF6 + 2H2O
薄膜质量参数
薄膜厚度 75-85 nm(厚膜为 85-93 nm)
影响因素
微波功率 反应室温度和压力 传输速率 气体流量
折射率 2.05-2.15
膜厚均匀性 (色差) 反射率
测量后不在范围→通知工艺
测量仪器:椭偏仪
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产线常见的薄膜缺陷
正常片
常见缺陷
9
产线常见的不良图片
药液残留
制绒后表面发白
反应残留物
10
制绒后油污

扩散
11
PN结的形成
● 扩散的目的:形成PN结
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扩散化学反应原理
● 主要化学品:三氯氧磷POCl3(剧毒品),热分解的反应式为:
4 P O C l 3 5 O 2 2 P2 O 5 6 C l 2
● POCl3分解产生的P2O5淀积在硅片表面,P2O5与硅反应生成SiO2和磷
烘箱温区
不锈钢 46μm 250 mm/s 80-85 N
目数 膜厚 反料速度 脱离速度
2
120 ℃
320目 15μm 400 mm/s 35 mm/s
丝直径 膜网总厚 丝网间距 刮板高度
4
160 ℃
23-28μm 60-63μm -1300μm -1200μm
1
100 ℃
3
140 ℃
全程时间
8s
温度
46-53μm
25N -1300μm -1200μm
1
100 ℃
3
150 ℃
全程时间
8s
银铝浆是由银粉,铝粉,无机添加物和有机载体组成 使用前搅拌约45分钟,搅拌均匀后使用 有良好的欧姆接触特性和焊接性能,附着性好 在印刷图形完好时,印刷头压力在范围内尽可能的小
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背电场印刷和相关参数
丝网材质 丝网厚度 印刷速度 刮板压力
刻蚀槽液面的注意事项:
正常情况下液面均处于绿色,如果一旦在流片过程中颜色改变,立即通 知工艺人员。
后清洗到PECVD的产品时间最长不能超过4小时,时间过长硅片会污染氧
化,从而影响产品的电性能及效率。
20
产线常见的不良图片
后清洗过刻
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PECVD SiNx薄膜
ROTH&RAU平板式PECVD
原子,并在硅片表面形成一层磷-硅玻璃,然后磷原子再向硅中进行
扩散 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,这对于制作具有大面积结的太阳电池是非 常重要的
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扩散工艺中的方块电阻
● 在太阳电池扩散工艺中,扩散层薄层电阻(方块电阻)是反映扩散层 质量是否符合设计要求的重要工艺指标之一 ● 目前生产中,测量扩散层薄层电阻采用四探针法
光电转换效率 ● 去除硅片表面的机械损伤层 ● 清除表面油污和金属杂质
去除机械损伤层
绒面陷光原理图
5
前清洗制绒后的绒面
蜂窝状
多晶酸制绒后wafer表面形貌
金字塔状
单晶碱制绒后wafer表面形貌
6
前清洗工序步骤和作用(酸制绒)
• Etch bath (HF/HNO3/DI water)
1
• 去除硅片表面的机械损伤层; 形成无规则绒面 • Rinse 1 • Alkaline rinse (KOH/DI water)
印刷浆料重量适当为基准
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承载器中硅片的放置方向
把硅片放入丝网承载器时,必须是正面(镀膜面)向下,并需确认
PEVCD的挂钩印方向是否在与背电极垂直的一边上。 放片时要注意避免人为造成的崩边缺角片。
承载器中的硅片(正面向下)
挂钩印方向(该面向下)
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更换网板准备
需要检查网板中文名称(背电极网板)和其膜厚(28~30um),观察其产地和 类型是否与现用网板相符合。并对着灯光观察网板是否正常。(观察是否有 黑点、漏洞、粘污等现象)并如实、及时填写《网板更换记录表》。
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PECVD原理
Plasma Enhance Chemical Vapour Deposition 微波等离子体增强化学气相沉积 荷电粒子被交变电场加速 相互碰撞使气体分子产生电离
冷等离子体
高化学活性物质 自由基 离子 原子
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PECVD的功能
镀减反射薄膜
与绒面结合,镀减反射膜可以有效降低光的反射,酸制绒可以将反
n+ Si
PSG
刻蚀前
刻蚀后
● 去除磷硅玻璃的目的: 磷硅玻璃的存在使得硅片在空气中表面容易受潮,导致电流的降低和功率的衰减 死层的存在大大增加了发射区电子的复合,导致少子寿命降低,进而降低了Voc和 Isc
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后清洗工序步骤和作用
• Etch bath (HF/HNO3/H2SO4/DI water)
不容许用手摸片子的表片,要勤换手套,避免扩散后出现脏片。 工序产品单面腐蚀深度控制在3.7±0.5μm范围之内,范围以外的必须 通知当班工艺技术员或工程师来做出调整。 前清洗到扩散的产品时间: 最长不能超过3小时,时间过长硅片会污染氧化,到扩散污染炉管,从 而影响后面的电性能及效率,如超过3小时要进行酸洗返工。
2
太阳能电池工艺基本流程
前清洗(制绒)
扩散
形成PN结
后清洗(刻边/去PSG)
刻蚀边沿N型硅并去除因扩散生成的 PSG
PECVD SiNx
减少反射,钝化界面
丝网印刷/烧结/来自百度文库试
3
形成电极
一 前清洗
4
前清洗的功能
前清洗(制绒)的目的:
● 形成绒面,减少光的反射,增加硅片对太阳光的吸收,最终提高电池的
铝浆由铝粉,无机添加物和有机载体组成 使用前先搅拌约15分钟,均匀后使用 上述参数会根据浆料的粘稠度、网版性能、背面场印刷量做出适当调整 影响所印铝浆的厚度因素有:丝网目数、网线直径、开孔率、乳胶层厚 度、印刷头压力、印刷头硬度、印刷速度及浆料粘度
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正面栅极印刷和相关参数
丝网材质 丝网厚度 印刷速度 刮板压力
表面发白
表面脏片
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色差
白点
PECVD工序控制及注意事项
首先要时常检查石英管(国产石英管)使用寿命是否达到86小时,如果快 达到,准备更换,否则继续使用会导致膜厚折射率不正常,片子发红。 使用椭偏仪测试膜厚折射率:厚度范围是75-85nm,折射率为2.05-2.15, 对应的膜的颜色是均匀的深蓝色、蓝色、淡蓝色,若有偏差或者颜色 不均匀,通知工艺人员调整。
检查产地、膜厚、类型等
对着灯光观察网板
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更换刮条准备
更换刮条时,必须先确认整个侧面是否平整或有无缺口,用手指摸刮条棱角观察是否 平整并将刮条在平整的玻璃门上压紧,从侧面观察刮条棱角的平整度,且要彻底清洁整个 刮头,不能有干的浆料在其表面。将更换下的刮条用小刀将使用过的一面边角削去。
平整、无缺口、无污染的刮条图
不锈钢 50μm 180 mm/s 80-85 N
目数 膜厚 反料速度 脱离速度
280目 15μm 400 mm/s 10 mm/s
丝直径 静态张力 丝网间距 刮板高度
30μm 26N -1400μm -1300μm

正面栅极银浆是由银粉,无机添加物和有机载体组成的 使用前先用搅拌机搅拌约45分钟 浆料搅拌均匀后方可使用,参数的调整以图形完整、线条饱满、
装片时检验硅片表面是否有水珠,若有,晾干再生产,并且装片时要
确保扩散面向下。 为了保证镀膜的均匀度,要保证整框各个放臵位臵上都有硅片,不够的
要用假片进行补充。
片子卸完时,再次确认挂钩印方向必须都一致。
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丝网/烧结/测试
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丝网印刷原理
丝网印刷是通过刮条挤压丝
网弹性形变后将浆料漏印在需要 印刷的材料上的一种印刷方式, 这也是目前普遍采用的一种电池 工艺。
四探针测试仪
● 扩散方块电阻控制在68±10Ω /□之间
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扩散工序控制及注意事项
扩散间的环境温度要保持在23±3℃,湿度在50%以下。如果环境条件
不符合要求,及时通知外围!
整个生产过程中必须配戴双层手套(棉布手套和PVC手套),必须带口 罩,严禁不戴手套接触硅片,严禁用手(包括戴手套)直接接触硅片绒面。
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后清洗工序控制及注意事项
后清洗出来的片子,不允许用手摸片子的表面。收片员工只允许接触片 子的边缘进行装片。并且要勤换手套,避免PECVD后出现脏片! 工序产品单面腐蚀深度控制在0.5~1.5μm范围之内,且硅片表面刻蚀宽度 不超过2mm,范围以外的必须通知当班工艺人员来做出调整。同时需要 保证刻蚀边缘绝缘电阻大于1K欧姆。
2
3
• 中和硅片表面的酸;去除表面生成多孔硅 • Rinse2
4
5
• Acidic rinse (HF/HCl/DI water)
• 去氧化层,成疏水性; 去除表面金属杂质;中和表面残留的碱
• Rinse 3 • Dryer
6 7
• 干燥硅片表面
7
前清洗腐蚀深度
● 1)工序步骤 制绒→碱洗 →酸洗→吹干 ● 2)用到化学品:硝酸HNO3,氢氟酸 HF, 氢氧化钾KOH,盐酸 HCL
卸片时绒面不能相互摩擦。
各个炉管内的石英舟不可以接触除石英桌面外的任何地方,任何金属物 品不许放在石英桌面上,避免沾污。
方块电阻平均值如不在68±10Ω/□范围内,需将信息反馈给工艺人员
做调整。(安排返工)
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产线常见的不良图片
扩散后蓝点
扩散后划痕
扩散后黑点
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三 后清洗
● 湿法刻蚀目的: 利用HNO3和HF的混合液体对硅片表面进行腐蚀,去除边缘的N型硅,使 得硅片的上下表面相互绝缘
印刷背电场后的硅片
印刷正电极后的硅片
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背电极印刷和相关参数
丝网材质
丝网厚度 印刷速度 刮板压力 烘箱温区 温度
不锈钢
82-90μm 250 mm/s 65-85 N
目数
膜厚 反料速度 脱离速度 2
120 ℃
280目
15μm 400 mm/s 35 mm/s
丝直径
静态张力 丝网间距 刮板高度 4
170 ℃
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