太阳能电池工艺培训资料
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➢ 控制方法
对于不同规格硅片，应适当的调整辉光功率 和刻蚀时间使达到完全去除短路通道的效果。
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去PSG
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去磷硅玻璃模型
PSG
Before PSG removal
After PSG removal
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太阳能电池工艺培训资料
什么是磷硅玻璃？
丝网印刷与烧结
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太阳能电池工艺培训资料
电池片丝网印刷的三步骤
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❖ 背电极印刷及烘干 浆料：Ag /Al浆 如Ferro 3398
❖ 背电场印刷及烘干 浆料：Al浆 如Analog pase-12
❖ 正面电极印刷 浆料：Ag浆 如Dupont PV147
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太阳能电池工艺培训资料
烧结的目的
❖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。
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太阳能电池工艺培训资料
烧结对电池片的影响
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❖ 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。
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PECVD
❖ 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。
这种腐蚀方法也叫做干法腐蚀。
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等离子体刻蚀反应
首先，母体分子CF4在高能量的电子的碰撞 作用下分解成多种中性基团或离子。
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其次，这些活性粒子由于扩散或者在电场作 用下到达SiO2表面，并在表面上发生化学反 应。
生产过程中，CF4中掺入O2，这样有利于提 高Si和SiO2的刻蚀速率。
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磷扩散工艺过程
清洗
扩散
饱和
关源，退舟
装片
卸片
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送片
方块电阻测量
太阳能电池工艺培训资料
扩散装置示意图
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太阳能电池工艺培训资料
POCl3磷扩散原理
POCl3在高温下（>600℃）分解生成五氯化磷 （PCl5）和五氧化二磷（P2O5），其反应式如下：
若氢氟酸过量，反应生成的四氟化硅会进一步 与氢氟酸反应生成可溶性的络和物六氟硅酸。
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总反应式为：
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SiNx:H减反射膜
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太阳能电池工艺培训资料
SiNx:H简介
❖物理性质和化学性质：
➢结构致密，硬度大 ➢能抵御碱金属离子的侵蚀 ➢介电强度高 ➢耐湿性好 ➢耐一般的酸碱，除HF和热H3PO4
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POCl3磷扩散原理
由上面反应式可以看出，POCl3热分解时，如果没有 外来的氧（O2）参与其分解是不充分的，生成的PCl5 是不易分解的，并且对硅有腐蚀作用，破坏硅片的 表面状态。但在有外来O2存在的情况下，PCl5会进一 步分解成P2O5并放出氯气（Cl2）其反应式如下：
化学清洗原理
✓ HF去除硅片表面氧化层：
✓ 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。
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注意事项
安全
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KOH、HCl、HF都是强腐蚀性的化学药品，其 固体颗粒、溶液、蒸汽会伤害到人的皮肤、眼睛、 呼吸道，所以操作人员要按照规定穿戴防护服、 防护面具、防护眼镜、长袖胶皮手套。一旦有化学 试剂伤害了员工的身体，马上用纯水冲洗30分钟， 送医院就医。
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等离子体刻蚀原理
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等离子体刻蚀是采用高频辉光放电反应，使 反应气体激活成活性粒子，如原子或游离基， 这些活性粒子扩散到需刻蚀的部位，在那里 与被刻蚀材料进行反应，形成挥发性生成物 而被去除。它的优势在于快速的刻蚀速率同 时可获得良好的物理形貌 。（这是各向同性 反应）
当l=a（即为一个方块） 时，R=ρ/t。可见，（ρ/t） 代表一个方块的电阻，故称 为方块电阻，特记为R□= ρ/t (Ω/□)
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等离子体刻蚀
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等离子体刻蚀模型
n+ Si
PSG
Before edge isolation
After edge isolation
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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 。
太阳能电池工艺培训资料
影响扩散的因素
管内气体中杂质源的浓度 扩散温度 扩散时间
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生成的P2O5在扩散温度下与硅反应，生成二氧化 硅（SiO2）和磷原子，其反应式如下：
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太阳能电池工艺培训资料
POCl3磷扩散原理
在有氧气的存在时，POCl3热分解的反应式为：
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 。
太阳能电池工艺培训资 料
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2020/11/15
太阳能电池工艺培训资料
制绒和清洗
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太阳能电池工艺培训资料
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，增加硅片对 太阳光的吸收
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硅片表面的机械损伤层
硅片
机械损伤层
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太阳能电池工艺培训资料
制绒：表面织构化
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单晶硅片表面的 金字塔状绒面
单晶硅片表面反射率
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绒面腐蚀原理
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。
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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。
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太阳能电池工艺培训资料
方块电阻的定义
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考虑一块长为l、宽 为a、厚为t的薄层 如右图。如果该薄 层材料的电阻率为ρ， 则该整个薄层的电 阻为
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绒面光学原理
¬ 陷光原理图示：
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太阳能电池工艺培训资料
影响绒面质量的关键因素
1. KOH浓度 2. 异丙醇浓度 3. 制绒槽内硅酸钾的累计量 4. 制绒腐蚀的温度 5. 制绒腐蚀时间的长短 6. 槽体密封程度、异丙醇的挥发程度
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太阳能电池工艺培训资料
3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
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2020/11/15
太阳能电池工艺培训资料
背面电极及电场图示
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太阳能电池工艺培训资料
正面栅线图示
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太阳能电池工艺培训资料
丝网印刷原理
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❖ 丝网印刷是把带有图像或图案的模版被附着 在丝网上进行印刷的。通常丝网由尼龙、聚 酯、丝绸或金属网制作而成。当承印物直接 放在带有模版的丝网下面时，丝网印刷油墨 或涂料在刮刀的挤压下穿过丝网中间的网孔， 印刷到承印物上（刮刀有手动和自动两种）。 丝网上的模版把一部分丝网小孔封住使得颜 料不能穿过丝网，而只有图像部分能穿过， 因此在承印物上只有图像部位有印迹。换言 之，丝网印刷实际上是利用油墨渗透过印版 进行印刷的，
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太阳能电池工艺培训资料
安全事项
使用和维护本设备时必须严格遵守操作 规程和安全规则，因为： 本设备的工艺气体为SiH4和NH3，二者均有 毒，且SiH4易燃易爆。 本设备运行时会产生微波辐射，每次维护后 和停机一段时间再开机前都要检测微波是否 泄漏。
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在扩散过程中发生如下反应：
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：
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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。
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磷硅玻璃的去除
氢氟酸能够溶解二氧化硅是因为氢氟酸能与二 氧化硅作用生成易挥发的四氟化硅气体。
❖ 背面场经烧结后形成的铝硅合金，铝在硅中是作
为P型掺杂，它可以减少金属与硅交接处的少子复
合，从而提高开路电压和短路电流，改善对红外
线的响应。
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安全事项
❖ 灼热的表面有烫伤的危险 ❖ 危险电压有电击或烧伤的危险 ❖ 有害或刺激性粉尘、气体导致人身伤害 ❖ 设备运转时打开或移动固定件有卷入的危险
反应式为： Si+2KOH+H2O →K2SiO3 +2H2 ↑
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太阳能电池工艺培训资料
绒面光学原理
¬ 制备绒面的目的： 减少光的反射率，提高短路电流（Isc），
最终提高电池的光电转换效率。
¬ 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。
太阳能电池工艺培训资料
扩散
太阳电池制造的核心工序
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太阳能电池工艺培训资料
PN结——太阳电池的心脏
扩散的目的：形成PN结
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太阳电池磷扩散方法
１．三氯氧磷（POCl3）液态源扩散 ２．喷涂磷酸水溶液后链式扩散 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。
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等离子体刻蚀反应
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太阳能电池Hale Waihona Puke Baidu艺培训资料
边缘刻蚀控制
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➢ 短路形成途径
由于在扩散过程中，即使采用背靠背扩散， 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。
对于不同规格硅片，应适当的调整辉光功率 和刻蚀时间使达到完全去除短路通道的效果。
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去PSG
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去磷硅玻璃模型
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Before PSG removal
After PSG removal
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什么是磷硅玻璃？
丝网印刷与烧结
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电池片丝网印刷的三步骤
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❖ 背电极印刷及烘干 浆料：Ag /Al浆 如Ferro 3398
❖ 背电场印刷及烘干 浆料：Al浆 如Analog pase-12
❖ 正面电极印刷 浆料：Ag浆 如Dupont PV147
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烧结的目的
❖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。
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烧结对电池片的影响
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❖ 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。
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PECVD
❖ 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。
这种腐蚀方法也叫做干法腐蚀。
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等离子体刻蚀反应
首先，母体分子CF4在高能量的电子的碰撞 作用下分解成多种中性基团或离子。
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其次，这些活性粒子由于扩散或者在电场作 用下到达SiO2表面，并在表面上发生化学反 应。
生产过程中，CF4中掺入O2，这样有利于提 高Si和SiO2的刻蚀速率。
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磷扩散工艺过程
清洗
扩散
饱和
关源，退舟
装片
卸片
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送片
方块电阻测量
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POCl3磷扩散原理
POCl3在高温下（>600℃）分解生成五氯化磷 （PCl5）和五氧化二磷（P2O5），其反应式如下：
若氢氟酸过量，反应生成的四氟化硅会进一步 与氢氟酸反应生成可溶性的络和物六氟硅酸。
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总反应式为：
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SiNx:H减反射膜
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SiNx:H简介
❖物理性质和化学性质：
➢结构致密，硬度大 ➢能抵御碱金属离子的侵蚀 ➢介电强度高 ➢耐湿性好 ➢耐一般的酸碱，除HF和热H3PO4
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POCl3磷扩散原理
由上面反应式可以看出，POCl3热分解时，如果没有 外来的氧（O2）参与其分解是不充分的，生成的PCl5 是不易分解的，并且对硅有腐蚀作用，破坏硅片的 表面状态。但在有外来O2存在的情况下，PCl5会进一 步分解成P2O5并放出氯气（Cl2）其反应式如下：
化学清洗原理
✓ HF去除硅片表面氧化层：
✓ 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。
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注意事项
安全
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KOH、HCl、HF都是强腐蚀性的化学药品，其 固体颗粒、溶液、蒸汽会伤害到人的皮肤、眼睛、 呼吸道，所以操作人员要按照规定穿戴防护服、 防护面具、防护眼镜、长袖胶皮手套。一旦有化学 试剂伤害了员工的身体，马上用纯水冲洗30分钟， 送医院就医。
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等离子体刻蚀原理
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等离子体刻蚀是采用高频辉光放电反应，使 反应气体激活成活性粒子，如原子或游离基， 这些活性粒子扩散到需刻蚀的部位，在那里 与被刻蚀材料进行反应，形成挥发性生成物 而被去除。它的优势在于快速的刻蚀速率同 时可获得良好的物理形貌 。（这是各向同性 反应）
当l=a（即为一个方块） 时，R=ρ/t。可见，（ρ/t） 代表一个方块的电阻，故称 为方块电阻，特记为R□= ρ/t (Ω/□)
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等离子体刻蚀
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等离子体刻蚀模型
n+ Si
PSG
Before edge isolation
After edge isolation
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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 。
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影响扩散的因素
管内气体中杂质源的浓度 扩散温度 扩散时间
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生成的P2O5在扩散温度下与硅反应，生成二氧化 硅（SiO2）和磷原子，其反应式如下：
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POCl3磷扩散原理
在有氧气的存在时，POCl3热分解的反应式为：
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 。
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制绒和清洗
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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，增加硅片对 太阳光的吸收
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硅片表面的机械损伤层
硅片
机械损伤层
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制绒：表面织构化
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单晶硅片表面的 金字塔状绒面
单晶硅片表面反射率
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绒面腐蚀原理
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。
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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。
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方块电阻的定义
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考虑一块长为l、宽 为a、厚为t的薄层 如右图。如果该薄 层材料的电阻率为ρ， 则该整个薄层的电 阻为
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绒面光学原理
¬ 陷光原理图示：
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影响绒面质量的关键因素
1. KOH浓度 2. 异丙醇浓度 3. 制绒槽内硅酸钾的累计量 4. 制绒腐蚀的温度 5. 制绒腐蚀时间的长短 6. 槽体密封程度、异丙醇的挥发程度
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背面电极及电场图示
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正面栅线图示
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丝网印刷原理
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❖ 丝网印刷是把带有图像或图案的模版被附着 在丝网上进行印刷的。通常丝网由尼龙、聚 酯、丝绸或金属网制作而成。当承印物直接 放在带有模版的丝网下面时，丝网印刷油墨 或涂料在刮刀的挤压下穿过丝网中间的网孔， 印刷到承印物上（刮刀有手动和自动两种）。 丝网上的模版把一部分丝网小孔封住使得颜 料不能穿过丝网，而只有图像部分能穿过， 因此在承印物上只有图像部位有印迹。换言 之，丝网印刷实际上是利用油墨渗透过印版 进行印刷的，
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安全事项
使用和维护本设备时必须严格遵守操作 规程和安全规则，因为： 本设备的工艺气体为SiH4和NH3，二者均有 毒，且SiH4易燃易爆。 本设备运行时会产生微波辐射，每次维护后 和停机一段时间再开机前都要检测微波是否 泄漏。
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在扩散过程中发生如下反应：
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：
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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。
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磷硅玻璃的去除
氢氟酸能够溶解二氧化硅是因为氢氟酸能与二 氧化硅作用生成易挥发的四氟化硅气体。
❖ 背面场经烧结后形成的铝硅合金，铝在硅中是作
为P型掺杂，它可以减少金属与硅交接处的少子复
合，从而提高开路电压和短路电流，改善对红外
线的响应。
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安全事项
❖ 灼热的表面有烫伤的危险 ❖ 危险电压有电击或烧伤的危险 ❖ 有害或刺激性粉尘、气体导致人身伤害 ❖ 设备运转时打开或移动固定件有卷入的危险
反应式为： Si+2KOH+H2O →K2SiO3 +2H2 ↑
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绒面光学原理
¬ 制备绒面的目的： 减少光的反射率，提高短路电流（Isc），
最终提高电池的光电转换效率。
¬ 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。
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扩散
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PN结——太阳电池的心脏
扩散的目的：形成PN结
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太阳电池磷扩散方法
１．三氯氧磷（POCl3）液态源扩散 ２．喷涂磷酸水溶液后链式扩散 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。
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等离子体刻蚀反应
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边缘刻蚀控制
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➢ 短路形成途径
由于在扩散过程中，即使采用背靠背扩散， 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。