电池片的加工工艺

2、制结 P-N结的制备方法有四种：合金法、
扩散法、 离子注入法、 薄膜生长法 晶体硅太阳电池一般利用掺硼的p型硅作为基 底材料，在850℃左右，通过扩散五价的磷原子 形成n半导体，组成p-n结。
三、去周边层
在扩散过程中，硅片的周边表面也被扩散，形成p-n结， 这将导致电池的正负极连通，造成电池短路，所以需要将扩 散边缘大约0.05mm～0.5mm的p-n结去除。周边上存在任何 微小的局部短路都会使电池并联电阻下降，以至成为废品。
太阳电池用单晶硅在切片时，对硅片的晶向、平行度 和翘曲度等参数要求不是很高，只需对硅片的厚度进 行控制。 4.倒角
将单晶硅棒切割成的晶片，晶片锐利边需要修整 成圆弧形，主要防止晶片边缘破裂及晶格缺陷产生
5.研磨 切片后，在硅片的表面产生线痕，需要通过研磨除去
切片所造成的锯痕及表面损伤层，有效改善单晶硅片的翘 曲度、平坦度与平行度，达到一个抛光过程处理的规格。
六、印刷电极与烧结 太阳电池的关键是p-n，有了p-n结即可产生光
生载流子，但有光生载流子的同时还必须将这些光 生载流子导通出来，为了将太阳电池产生的电流引 导到外加负载，需要在硅片p-n结的两面建立金属 连接，形成金属电极。
目前，金属电极主要是利用丝网印刷技术，在 晶体硅太阳电池的两面制备成梳齿状的金属电极。 随后通过烧结，形成良好的欧姆接触。
电池片的加工工艺
（一）单晶硅片加工工艺主要为：切断→外径滚圆 →切片→倒角→研磨→腐蚀、清洗等。
1.切断 切断又称割断，是指在晶体生长完成后，沿垂直
于晶体生长的方向切去晶体硅头尾无用部分，即头部 的籽晶和放肩部分以及尾部的收尾部分。通常利用外 圆切割机进行切割，刀片边缘为金刚石涂层，这种切 割机的刀片厚，速度快，操作方便；但是刀缝宽，浪 费材料，而且硅片表面机械损伤严重。目前，也有使 用带式切割机来割断晶体硅的，尤其适用于大直径的 单晶硅。
对于由不同晶粒构成的铸造多晶硅片，由于硅片表 面具有不同的晶向，择优腐蚀的碱性溶液显然不再适用。 研究人员提出利用非择优腐蚀的酸性腐蚀剂，在铸造多 晶硅表面制造类似的绒面结构，增加对光的吸收。到目 前为止，人们研究最多的是HF和HNO3的混合液。其中 HNO3 作为氧化剂，它与硅反应，在硅的表面产生致密 的不溶于硝酸的SiO2层，使得HNO3 和硅隔离，反应停 止；但是二氧化硅可以和HF反应，生成可溶解于水的络 合物六氟硅酸，导致SiO2层的破坏，从而硝酸对硅的腐 蚀再次进行，最终使得硅表面不断被腐蚀。
2. 外径滚圆 在直拉单晶硅中，由于晶体生长时的热振动、
热冲击等原因，晶体表面都不是非常平滑的，也就 是说整根单晶硅的直径有一定偏差起伏；而且晶体 生长完成后的单晶硅棒表面存在扁平的棱线，需要 进一步加工，使得整根单晶硅棒的直径达到统一， 以便于在后续的材料和期间加工工艺中操作。
3. 切片 在单晶硅滚圆工序完成后，需要对单晶硅棒切片。
单晶硅电池片
多晶硅电池片
1、制绒 晶体硅太阳电池一般是利用硅切片，由于在硅
片切割过程中损伤，使得硅片表面有一层10～20μm 的损伤层，在太阳电池制备时首先需要利用化学腐 蚀将损伤层去除，然后制备表面绒面结构。
对于单晶硅而言，如果选择择优化学腐蚀剂， 就可以在硅片表面形成金字塔结构，称为绒面结构， 又称表面织构化，这种结构比平整的化学抛光
1.开方 对于方形的晶体硅锭，在硅锭的切断后，要进
行切方块处理，即沿着硅锭的晶体生长的纵向方向， 将硅锭切成一定尺寸的长方形的硅块。 2.磨面
在开方之后的硅块，在硅块的表面产生线痕， 需要通过研磨除去开方所造成的锯痕及表面损伤层， 有效改善硅块的平坦度与平行度，达到一个抛光过 程处理的规格。
3.倒角 将多晶硅锭切割成硅块后，硅块边角锐利部
分需要倒角、修整成圆弧形，主要防止切割时， 硅片的边缘破裂、崩边及晶格缺陷产生。
切片与后续的腐蚀、清洗工艺几乎一致，
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（三）电池片的加工工艺
电池片加工过程中所包含的制造步骤，根据不同的 电池片生产商有所不同。这里介绍的电池片加工主要包 括制绒、制结、去周边层、去PSG、镀膜、印刷电极、 烧结、测试包装等。
烧结工艺是将印刷电极后的电池片，在适当的气氛 下，通过高温烧结，使浆料中的有机溶剂挥发，金属颗 粒与硅片表面形成牢固的硅合金，与硅片形成良好的欧 姆接触，从而形成太阳电池的上、下电极。
四、去PSG 在扩散过程中，三氯氧磷与硅反应产生的副产物
二氧化硅残留于硅片表面，形成一层磷硅玻璃（掺 P2O5或P的SiO2，含有未掺入硅片的磷源）。磷硅玻 璃对于太阳光线有阻挡作用，并影响到后续减反射膜 的制备，需要去除。
目前电池片生产工艺中，去PSG常用的方法是酸 洗。原理为利用氢氟酸与二氧化硅反应，使硅片表面 的PSG溶解。
五、镀减反射膜 光照射到平面的硅片表面，其中一部分被反射，
即使对绒面的硅表面，由于入射光产生多次反射而 增加了吸收，但也有约11%的反射损失。在其上覆 盖一层减反射膜层，可大大降低光的反射，增加对 光的吸收。
目前电池片生产工艺中，常见的镀膜工艺为 PECVD（等离子增强化学气相沉积法）。利用硅烷 与氨气在辉光放电的情况下发生反应，在硅片表面 沉积一层氮化硅减反射膜。增加对光的吸收。
6.腐蚀、清洗 切片后，硅片表面有机械损伤层，近表面晶体的晶
格不完整；而且硅片表面有金属粒子等杂质污染。因此， 一般切片后，在制备太阳电池前；需要对硅片进行化学 腐蚀。
在单晶硅片加工过程中很多步骤需要用到清 洗，这里的清洗主要是腐蚀后的最终清洗。清洗 的目的在于清除晶片表面所有的污染源。
（二）多晶硅加工工艺主要为：开方→磨面→ 倒角→切片→腐蚀、清洗等。
的硅片表面具有更好的减反射效果，能够更好地 吸收和利用太阳光线。当一束光线照射在平整的 抛光硅片上时，约有30%的太阳光会被反射掉； 如果光线照射在金字塔形的绒面结构上，反射的 光线会进一步照射在相邻的绒面结构上，减少了 太阳光的反射；同时，光线斜射入晶体硅，从而 增加太阳光在硅片内部的有效运动长度，增加光 线吸收的机会。如图所示，为单晶硅制绒后的 SEM图，高10μm的峰时方形底面金字塔的顶。