太阳能电池各段工作原理及常见不良
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• 刻蚀常见异常
刻蚀线异常
工艺异常 减重异常
外观不良
17
2020/10/2
电池工艺常见异常
• PECVD常见异常
– 管内、舟内色差
真空异常 温度异常
MFC异常 RF异常
气流总量与真空不匹配 特气流量比不合理 温度设置不合理
材料导电性能不一致 石墨舟异常
设备问题
工艺问题
硅片切割导 致单边+制
绒异常
炉内碎片多
– 探针压偏
– Monitor Cell被挡
22
√
2020/10/2
电池工艺常见异常
• 测试分选常见异常
– 部分效率测试异常表现形式
虚印/电性能虚印
23
2020/10/2
Q&A
交流、讨论
提问 （Question）
1 2 3
解答 （Answer）
1 2 3
24
2020/10/2
THANKS!
谢谢观看！
• 晋能清洁能源科技有限公司在进行电池片电性能测试的同时，集成电池外观检测 （含颜色分类、印刷图形及其他外观缺陷检验）。
10
2020/10/2
电池工艺常见异常
• 制绒常见异常
反射率异常
去重异常
制绒问题
绒面异常
11
2020/10/2
电池工艺常见异常
• 去重异常
问题1：去重突然上升或降低，连续测量图中出现台阶
太阳能电池各段工作原理及常见不良
1
2020/10/2
电池工艺简介
• 晶体硅太阳电池的结构
A、晶硅太阳能电池正面、背面图
2
电极
核心 电极
B、晶硅太阳能电池剖面图 2020/10/2
电池工艺简介
• 太阳能电池工艺流程图
质检包装
测试分选
烧结
来料检验
丝网印刷 PECVD
制绒
刻蚀
扩散
3
2020/10/2
• 制绒工艺是通过化学腐蚀将平坦的硅片表面加工成微米级粗糙表面。该表面具有 更大的有效面积和更低的表面反射，从而提高入射光的吸收率，提高电池片的短 路电流。
2020/10/23
方阻异常
Busines
片s间Mo极de差l
解决方法： a、磷源不充足； b、检查管路是否漏气 ； c、气体流量计偏移 ；d、扩散温度偏低
解决方法： 观察炉口密封是否正常
蓝斑片
制绒叠片引起的脏污
蓝斑、 外观异常
解决方法： a、制绒干燥不良 ；b、带水（酸）片擦干后传至扩散
16
2020/10/2
电池工艺常见异常
管内色差及舟内色差
18
2020/10/2
电池工艺常见异常
• PECVD常见异常
– 其他特殊色差
19
二次镀膜片
2020/10/2
电池工艺常见异常
• 丝网印刷常见异常
– 印刷质量问题
20
2020/10/2
电池工艺常见异常
• 丝网印刷常见异常
– 印刷质量问题
21
2020/10/2
电池工艺常见异常
• 测试分选常见异常
8
2020/10/2
• 在高温的条件下，硅材料与金属Ag和Al加热到共晶温度时, 硅原子以一定比例融 入到熔融的合金电极材料中，银和铝分别与硅表面形成AgSi 合金和AlSi合金，达 到良好的欧姆接触。
9
2020/10/2
• 烧结后的电池片需要经过电性能测试。在标准测试条件之下（AM1.5, 1000W/m2, 25℃) 测试电池片的光电转换效率，并根据不同转换效率对电池片进 行分档。
• 光生载流子在pn结内建电场的作用下分别漂移到pn结两边并被表面的电极收集， 从而将光能转换为电能。
5
2020/10/2
• 刻蚀工艺去除扩散后硅片边缘形成的低电阻率的重掺杂层，切断电池片正面与背 面的导电通路。刻蚀时硅片漂浮在混酸溶液表面，控制溶液的表面张力可以防止 酸液腐蚀正面。边缘刻蚀的同时，还对硅片背面进行刻蚀抛光，提高电池片对光 线的吸收。
• 扩散产生的磷硅玻璃层也在该步去除。
6
2020/10/2
• 硅片表面有大量的悬挂键，这些悬挂键是光生载流子的复合中心，通过硅烷气和 氨气的等离子体化学气相沉积（PECVD)镀膜工艺可以钝化悬挂键并在硅片表面形 成减工序是利用丝网印刷的方式，把导电银浆和铝浆分别印刷到电池片的正面和背 面，经过烘干后在高温下快速烧结形成金属电极。
• 单晶制绒工艺利用低浓度碱溶液对不同晶向腐蚀速率的差异，在硅片表面腐蚀形 成金字塔形密布的表面形貌；多晶制绒则采用混酸腐蚀，在硅片表面形成不规则 的微米级凹凸形貌。
4
2020/10/2
• 扩散工艺用来形成太阳能电池的心脏—pn结。高纯氮气携带三氯氧磷（POCl3） 蒸汽进入高温炉管，在硅片表面沉积一层富含磷原子的磷硅玻璃层。磷原子在高 温的作用下扩散进入硅晶格之间的空隙，并最终替换晶格点上的硅原子。有磷原 子扩散的一面就形成了n型（衬底为p型），没有扩散的一面是原始p型，从而在 硅片受光表面形成pn结。
脱胶不良
问题4：带液体
产生 原因
槽内叠片（非制绒槽叠片酸洗返工可放行） 风刀吹不干（酸洗返工可放行）
下料滚轮上有液体（酸洗返工可放行）
14
抛光片 油污片
2020/10/2
电池工艺常见异常
• 扩散常见异常
15
片间极差
方阻异常
扩散问题
蓝斑、 外观异常
2020/10/2
电池工艺常见异常
• 扩散常见异常
13
2020/10/2
电池工艺常见异常
• 绒面异常
问题1：暗纹较重
产生 原因
氢氟酸浓度偏高，硝酸浓度不够（手动补加硝酸酸） 去重很低，溶液未激活（手动补加酸）
问题2：抛光片
产生 原因
硝酸浓度偏高，氢氟酸浓度不够（手动不加氢氟酸） 去重过大（手动补加水或提高带速）
问题3：有油污
产生 原因
硅片本身自带油污（检查来料硅片） 上料或下料自动化带来（硅片报废）
产生 原因
片源更换，不同厂家硅片切换需重新调整 短时间内补入大量酸致去重上升，反之加入大量的水致去重降低
问题2：去重随时间推移逐渐上升或下降
产生 原因
自动补液设置不合理 补液阀损坏，补液减少或者漏液
问题3：5道去重差别较大（超过20mg）
产生 原因
5个液体流入手阀流量不匹配（需重新调节手阀）
12
2020/10/2
电池工艺常见异常
• 反射率异常
问题1：反射率偏大
片源不同，反射率略有差异（但针对同一供应商需保证批次间反射率一致）
产生 原因
硝酸浓度偏高（同时手动加HF和DI调节） 去重较大（降低去重）
溶液到寿命末期（同时手动加HF和DI微调）
问题2：反射率偏小
产生 原因
氢氟酸浓度较高，暗纹较重（加硝酸调节） 初配液，溶液未激活（降低带速，略提高去重可缓解）
刻蚀线异常
工艺异常 减重异常
外观不良
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2020/10/2
电池工艺常见异常
• PECVD常见异常
– 管内、舟内色差
真空异常 温度异常
MFC异常 RF异常
气流总量与真空不匹配 特气流量比不合理 温度设置不合理
材料导电性能不一致 石墨舟异常
设备问题
工艺问题
硅片切割导 致单边+制
绒异常
炉内碎片多
– 探针压偏
– Monitor Cell被挡
22
√
2020/10/2
电池工艺常见异常
• 测试分选常见异常
– 部分效率测试异常表现形式
虚印/电性能虚印
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2020/10/2
Q&A
交流、讨论
提问 （Question）
1 2 3
解答 （Answer）
1 2 3
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2020/10/2
THANKS!
谢谢观看！
• 晋能清洁能源科技有限公司在进行电池片电性能测试的同时，集成电池外观检测 （含颜色分类、印刷图形及其他外观缺陷检验）。
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2020/10/2
电池工艺常见异常
• 制绒常见异常
反射率异常
去重异常
制绒问题
绒面异常
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2020/10/2
电池工艺常见异常
• 去重异常
问题1：去重突然上升或降低，连续测量图中出现台阶
太阳能电池各段工作原理及常见不良
1
2020/10/2
电池工艺简介
• 晶体硅太阳电池的结构
A、晶硅太阳能电池正面、背面图
2
电极
核心 电极
B、晶硅太阳能电池剖面图 2020/10/2
电池工艺简介
• 太阳能电池工艺流程图
质检包装
测试分选
烧结
来料检验
丝网印刷 PECVD
制绒
刻蚀
扩散
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2020/10/2
• 制绒工艺是通过化学腐蚀将平坦的硅片表面加工成微米级粗糙表面。该表面具有 更大的有效面积和更低的表面反射，从而提高入射光的吸收率，提高电池片的短 路电流。
2020/10/23
方阻异常
Busines
片s间Mo极de差l
解决方法： a、磷源不充足； b、检查管路是否漏气 ； c、气体流量计偏移 ；d、扩散温度偏低
解决方法： 观察炉口密封是否正常
蓝斑片
制绒叠片引起的脏污
蓝斑、 外观异常
解决方法： a、制绒干燥不良 ；b、带水（酸）片擦干后传至扩散
16
2020/10/2
电池工艺常见异常
管内色差及舟内色差
18
2020/10/2
电池工艺常见异常
• PECVD常见异常
– 其他特殊色差
19
二次镀膜片
2020/10/2
电池工艺常见异常
• 丝网印刷常见异常
– 印刷质量问题
20
2020/10/2
电池工艺常见异常
• 丝网印刷常见异常
– 印刷质量问题
21
2020/10/2
电池工艺常见异常
• 测试分选常见异常
8
2020/10/2
• 在高温的条件下，硅材料与金属Ag和Al加热到共晶温度时, 硅原子以一定比例融 入到熔融的合金电极材料中，银和铝分别与硅表面形成AgSi 合金和AlSi合金，达 到良好的欧姆接触。
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2020/10/2
• 烧结后的电池片需要经过电性能测试。在标准测试条件之下（AM1.5, 1000W/m2, 25℃) 测试电池片的光电转换效率，并根据不同转换效率对电池片进 行分档。
• 光生载流子在pn结内建电场的作用下分别漂移到pn结两边并被表面的电极收集， 从而将光能转换为电能。
5
2020/10/2
• 刻蚀工艺去除扩散后硅片边缘形成的低电阻率的重掺杂层，切断电池片正面与背 面的导电通路。刻蚀时硅片漂浮在混酸溶液表面，控制溶液的表面张力可以防止 酸液腐蚀正面。边缘刻蚀的同时，还对硅片背面进行刻蚀抛光，提高电池片对光 线的吸收。
• 扩散产生的磷硅玻璃层也在该步去除。
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2020/10/2
• 硅片表面有大量的悬挂键，这些悬挂键是光生载流子的复合中心，通过硅烷气和 氨气的等离子体化学气相沉积（PECVD)镀膜工艺可以钝化悬挂键并在硅片表面形 成减工序是利用丝网印刷的方式，把导电银浆和铝浆分别印刷到电池片的正面和背 面，经过烘干后在高温下快速烧结形成金属电极。
• 单晶制绒工艺利用低浓度碱溶液对不同晶向腐蚀速率的差异，在硅片表面腐蚀形 成金字塔形密布的表面形貌；多晶制绒则采用混酸腐蚀，在硅片表面形成不规则 的微米级凹凸形貌。
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2020/10/2
• 扩散工艺用来形成太阳能电池的心脏—pn结。高纯氮气携带三氯氧磷（POCl3） 蒸汽进入高温炉管，在硅片表面沉积一层富含磷原子的磷硅玻璃层。磷原子在高 温的作用下扩散进入硅晶格之间的空隙，并最终替换晶格点上的硅原子。有磷原 子扩散的一面就形成了n型（衬底为p型），没有扩散的一面是原始p型，从而在 硅片受光表面形成pn结。
脱胶不良
问题4：带液体
产生 原因
槽内叠片（非制绒槽叠片酸洗返工可放行） 风刀吹不干（酸洗返工可放行）
下料滚轮上有液体（酸洗返工可放行）
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抛光片 油污片
2020/10/2
电池工艺常见异常
• 扩散常见异常
15
片间极差
方阻异常
扩散问题
蓝斑、 外观异常
2020/10/2
电池工艺常见异常
• 扩散常见异常
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2020/10/2
电池工艺常见异常
• 绒面异常
问题1：暗纹较重
产生 原因
氢氟酸浓度偏高，硝酸浓度不够（手动补加硝酸酸） 去重很低，溶液未激活（手动补加酸）
问题2：抛光片
产生 原因
硝酸浓度偏高，氢氟酸浓度不够（手动不加氢氟酸） 去重过大（手动补加水或提高带速）
问题3：有油污
产生 原因
硅片本身自带油污（检查来料硅片） 上料或下料自动化带来（硅片报废）
产生 原因
片源更换，不同厂家硅片切换需重新调整 短时间内补入大量酸致去重上升，反之加入大量的水致去重降低
问题2：去重随时间推移逐渐上升或下降
产生 原因
自动补液设置不合理 补液阀损坏，补液减少或者漏液
问题3：5道去重差别较大（超过20mg）
产生 原因
5个液体流入手阀流量不匹配（需重新调节手阀）
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2020/10/2
电池工艺常见异常
• 反射率异常
问题1：反射率偏大
片源不同，反射率略有差异（但针对同一供应商需保证批次间反射率一致）
产生 原因
硝酸浓度偏高（同时手动加HF和DI调节） 去重较大（降低去重）
溶液到寿命末期（同时手动加HF和DI微调）
问题2：反射率偏小
产生 原因
氢氟酸浓度较高，暗纹较重（加硝酸调节） 初配液，溶液未激活（降低带速，略提高去重可缓解）