《太阳能电池知识介绍》

丝网印刷—三个步骤
正面电极和栅线的 印刷
使用浆料为银浆 作用： 正电极用于与背电极连接 ，焊接作用。细栅线，收 集电子，形成电流。
烧结—目的
干燥硅片上的浆料，燃尽浆料的有机组分， 使浆料和硅片形成良好的欧姆接触。
丝网印刷—
相对于铝浆烧结，银浆的烧结要重要很多，对电 池片电性能影响主要表现在串联电阻和并联电阻 ，即FF的变化。 铝浆烧结的目的使浆料中的有机溶剂完全挥发， 并形成完好的铝硅合金和铝层。局部的受热不均 和散热不均可能会导致起包，严重的会起铝珠。
制绒和清洗—单晶制绒腐蚀原理
单晶硅片的绒面金相显微镜图片
利用低浓度碱溶液对晶体硅在不同晶体 取向上具有不同腐蚀速率的各向异性腐蚀 特性，在硅片表面腐蚀形成角锥体（就是 我们所说的金字塔）密布的表面形貌 ， 就称为表面织构化。角锥体四面全是由 〈111〉面包围形成。
制绒和清洗—多晶制绒腐蚀原理
多晶硅片的绒面金相显微镜图片
扩散—扩散层薄层电阻及其测量
测试档
Байду номын сангаас
升降按钮
方块电阻检验： 每炉中取5片扩散后的硅片，用四探针测试仪测量方块电阻，记录下测量 数据.扩散方块电阻控制在40-80Ω /□之间,中心值60Ω 。同一炉扩散方块
电阻不均匀度≤20%，同一硅片扩散方块电阻不均匀度≤10%。
等离子体刻蚀
等离子体刻蚀—刻蚀的目的
单晶硅与多晶硅原子图
电池片生产流程
进料检验 硅片领料 硅片分选 制绒清洗甩干
扩散
刻蚀
去PSG清洗甩干
PECVD 丝网印刷
烧结
测试分档
成品分选
成品包装
入库
出库
电池片生产流程及原理
制绒和清洗
制绒和清洗—概述
硅片表面处理的目的：
去除硅片表面的机械损 伤层 清除表面油污和金属杂 质 形成起伏不平的绒面， 增加对太阳光的吸收
2P O 5Si 5SiO 4P
2 5 2
扩散—设备
48所扩散炉 Tempress扩散炉
扩散—扩散层薄层电阻及其测量
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。
方块电阻也是标志进入半导体中的杂质总 量的一个重要参数。
扩散的目的：形成PN结
POCl O 2P O 6Cl
3 2 2 5 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 。
扩散—磷扩散方法
１．三氯氧磷（POCl3）液态源扩散 ２．喷涂磷酸水溶液后链式扩散
等离子体刻蚀—刻蚀原理
通常的刻蚀方法包括干法刻蚀和湿法刻蚀。 我们目前使用的刻蚀工艺就是干法刻蚀，其工作机理为： 使用等离子体进行刻蚀。采用高频辉光放电反应，使 反应气体激活成活性粒子，如原子或各种游离基，这些活 性粒子扩散到硅片边缘，在那里与硅进行反应，形成挥发 性生成物四氟化硅而被去除。
等离子体刻蚀—常见问题
太阳能电池知识介绍
目录
1. 电池片知识介绍
2. 电池片生产流程及原理
3. 产品类型及特性
电池片知识介绍
光伏产业流程
太阳能电池分类与结构
1.太阳电池的分类
按结构分:同质结、异质结、肖特基、多结 按材料分：晶体硅、化和物半导体、有机半导体、薄膜 按用途分:空间、地面
2.太阳能电池的结构
传统结构:BSF电池
３．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液态源扩散方法具有生产效率较高，得到到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。
进舟 升温 恒温 预扩散 扩散
出舟
降温
推进
扩散—装置示意图和反应原理
在高温条件和有氧气通入的情况下， POCl3分解产生的 P2O5淀积在硅片表面，P2O5与硅反应生成SiO2和磷原子 。
去PSG清洗
去PSG清洗—目的
扩散后清洗又称去PSG工序。
去PSG清洗—目的
在扩散过程中发生如下反应：
4POCl3 5O2 2PO 2 5 6Cl2
POCl3分解产生的P2O5淀积在硅片表面， P2O5与Si反应生 成SiO2和磷原子：
2P O 5Si 5SiO 4P
扩散－－ 太阳电池制造的核心工序
扩散—原理
制作太阳电池的硅片是P型的， 也就是说在制造硅片时，已经掺进了 一定量的硼元素，使之成为P型的硅片。 生成的P2O5又进一步与硅作用， 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 硅片表面的腐蚀作用，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：
在真空或大气中，如果硅表面没有减反射膜，长波范围(1.1μm)入射光损失总 量的34%，短波范围(0.4 μm)为54%。即使在硅表面制作了绒面，由于入射光产 生多次反射而增加了吸收，但也有约14%以上的反射损失。如果在硅的表面制 备一层透明的介质膜，由于介质膜的两个界面上的反射光相互干涉，可以在很 宽的波长范围内降低反射率。
PECVD—SiNx:H减反射膜
硅片表面形成一层减反射膜，增加对光线的吸收，减少反射 光照射在硅片表面时，因为反射会使光损失约三分之一。如果在硅表面有一 层或多层合适的薄膜，利用薄膜干涉原理，可以使光的反射大为减少。因此当膜 厚为光的四分之一波长时，光发生干涉，获得最好减反射效果。
氢原子搀杂在氮化硅中附加了氢的钝化作用 硅片材料中存在大量的杂质和缺陷，显著降低了硅片中的少数载流子的寿命， 从而影响太阳电池的短路电流和电池的转换效率，反应的氢能够进入硅晶体中， 钝化硅中的杂质和缺陷的电活性，降低电池表面复合速率，增加少子寿命，进而 提高开路电压和短路电流，同时氢原子与缺陷或晶界处的悬挂键结合，从而一定 程度上消除了晶界的活性。 屏蔽金属离子 氮化硅薄膜能有效地阻止B、P、Na、As、Sb、Ge、Al、Zn等杂质的扩散， 尤其是对Na+，在相同条件下制得的氧化硅、氮化硅、氮氧化硅薄膜中，水汽 在氮化硅薄膜中的渗透系数最小。
关键的工艺参数是射频功率和刻蚀时间，效果反应为有效刻蚀宽度。
刻蚀不足：电池的并联电阻会下降。 射频功率过高：等离子体中离子的能量较高会对硅片边缘造成较大的轰 击损伤，导致边缘区域的电性能差从而使电池的性能下降。在结区（耗 尽层）造成的损伤会使得结区复合增加。 刻蚀时间过长：刻蚀时间越长对电池片的正反面造成损伤影响越大，时 间长到一定程度损伤不可避免会延伸到正面结区，即出现钻刻现象，从 而导致损伤区域高复合。 射频功率太低：会使等离子体不稳定和分布不均匀，从而使某些区域刻 蚀过度而某些区域刻蚀不足，导致并联电阻下降。
新型结构:PESC、
、紫光电池、绒面电池、异质结太阳电池
、M1S电池、 MINP电池、聚光电池
PERC 、PERL、埋栅电池、 PCC、 LBSF、异质pp+结
单晶硅与多晶硅
单晶硅：
在整个晶体内，原 子都是周期性的规则排 列，称之为单晶。
多晶硅: 由许多取向不同的 单晶颗粒杂乱地排列 在一起的固体称为多 晶。
由于在扩散过程中，即使采用背靠背的单面扩散方式，硅片的所有 表面（包括边缘）都将不可避免地扩散上磷。PN结的正面所收集到 的光生电子会沿着边缘扩散有磷的区域流到PN结的背面，而造成短 路。此短路通道等效于降低并联电阻。 经过刻蚀工序，硅片边缘的带有的磷将会被去除干净，避免PN结短 路造成并联电阻降低。
2 5 2
这样就在硅片表面形成一层含有磷元素的SiO2，称之为磷 硅玻璃。
去PSG清洗—目的
这一薄层的厚度很是不均匀，不能充分被利用做 减反，加上薄层中的富P原子对后道高温之后可能 起到的负面影响，所以磷硅玻璃层是需要去掉的 。
此工序的目的就是将这一层物质去除干净。
酸洗 水洗 喷淋 甩干
去PSG清洗—注意事项
制绒和清洗—常见问题
表面问题 我们可以称硅片表面为电池片的脸，脸洗不好，是最容易 被察觉的。常见的问题有： 单晶：雨点，白斑，发白，发亮，流水印等 多晶：一般不存在什么表面的问题，主要集中多 晶体单晶面的问题上。 绒面问题 单晶：金字塔尺寸大小不均，过大，过小等 多晶：减薄不够导致损伤层去除不净，腐蚀坑过 深过窄，减薄过大导致腐蚀坑过大，大的 不规则腐蚀坑洞较多，绒面一致性差等。
制绒和清洗—硅片表面预处理
硅片表面沾污主要包 括：
有机杂质沾污
颗粒沾污
金属粒子沾污
制绒和清洗—化学清洗原理
HF去除硅片表面氧化层：
SiO 2 6HF H2 SiF6 2H2O
HCl去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 Pt 2+、Au 3+、 Ag +、Cu +、Cd 2+、Hg 2+等金属离子 形成可溶于水的络合物。
PECVD
PECVD—SiNx:H减反射膜
PECVD=Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition 即“等离子增强型化学气相沉积”，是一种化学气相沉积。
PECVD是借助微波使含有薄膜组成原子的气体电离，在局部形成等离子体， 而等离子化学活性很强，很容易发生反应，在基片上沉积出所期望的薄膜。
制绒和清洗—绒面光学原理
入射光
反射光
陷光原理：当光入射到一定角度的斜面，光会反射到另一角度的斜面，形成二
次或者多次吸收，从而增加吸收率。 依靠表面金字塔形的方锥结构,对光进行多次反射,不仅减少了反射损失,而且改 变了光在硅中的前进方向,延长了光程,增加了光生载流子的产量；曲折的绒面又 增加了p-n结面积,从而增加对光生载流子的收集率；并改善了电池的红光响应。