太阳能电池工艺简介课件.pptx

1、1、晶硅太阳能电池及其原理；、晶硅太阳能电池及其原理；2、常规晶硅太阳能电池工艺；、常规晶硅太阳能电池工艺；3、新型晶硅太阳能电池工艺；、新型晶硅太阳能电池工艺；1、晶硅太阳能电池及其原理、晶硅太阳能电池及其原理 吸收光子，产生电子空穴对。吸收光子，产生电子空穴对。 电子空穴对被内建电场分离，在电子空穴对被内建电场分离，在PN结两端产生电势。结两端产生电势。 将将PN结用导线连接，形成电流。结用导线连接，形成电流。 在太阳电池两端连接负载，实现在太阳电池两端连接负载，实现了将光能向电能的转换。了将光能向电能的转换。2、常规晶硅太阳能电池工艺、常规晶硅太阳能电池工艺制绒制绒扩散扩散去磷硅玻璃（去

2、磷硅玻璃（PSG）刻蚀刻蚀镀膜镀膜丝网印刷丝网印刷烧结烧结测试分档测试分档筛选筛选目前电池整个工艺仅仅需要七步就可以了！目前电池整个工艺仅仅需要七步就可以了！2.1、制绒、制绒1、目的：、目的： a、去除硅片表面损伤层; b、形成特殊绒面减少光反射。2、方法：、方法： a、单晶制绒 碱制绒 b、多晶制绒 酸制绒单晶硅片表面反射率单晶制绒单晶制绒 单晶制绒单晶制绒原理原理： 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。 化学用品：化学用品： NaOH（KOH）、IPA、催

3、化剂、 Na2SiO3 反应式反应式： Si+2NaOH+H2O Na2SiO3 +2H2 单晶绒面单晶制绒单晶制绒1、工艺控制参数：、工艺控制参数： 时间、温度、各种化学品用量。2、工艺控制标准：、工艺控制标准： 硅片外表、腐蚀量、金字塔大小、反射率。3、异常类型：、异常类型： 硅片发白、发亮、雨点等。4、设备：、设备： 单晶制绒基本为国产设备，如捷加创、四十八所等。多晶制绒多晶制绒1、多晶制绒原理、多晶制绒原理： 由于多晶硅片是有很多晶粒组成，各晶粒的晶向各不相同，所以不能有碱进行制绒，而选择用酸进行腐蚀制绒。2、化学用品：、化学用品： HNO3、HF、NaOH3、反应式、反应式： Si+

4、2HNO3=SiO2+2NO+2H2O2262多晶绒面多晶制绒多晶制绒1、工艺控制参数：、工艺控制参数： 化学配比、设备带速、温度等。2、工艺控制标准：、工艺控制标准： 硅片外表、腐蚀量、虫洞大小、反射率。3、异常类型：、异常类型： 硅片发亮或者有暗纹。4、设备：、设备： RENA、Schmid、尚德库德勒、四十八所槽式制绒等。2.2、扩散、扩散扩散的目的：扩散的目的： 形成PN结，使一块完整的半导体晶体的一部分是P型区域，另一部分是N型区域。扩散方法扩散方法： 在 800 高温下通过氮气将液态状态下的POCl3引入扩散炉管，在硅片表面形成N型结构。反应公式：反应公式：4P5SiO5SiO2P

5、252252236ClO2POPOClPN结曲线Bultman J. Methods of emitter formation for crystalline silicon solar cells, Photovoltaics International. 2011,1:69-80.扩散扩散1、进舟； 5、推结扩散；2、通氧气； 6、降温；3、通磷源； 7、出舟。4、升温；扩散装置示意图扩散扩散1、工艺控制参数：、工艺控制参数： 时间、温度、气体流量。2、工艺控制标准：、工艺控制标准： 薄层方阻和外观3、异常类型：、异常类型： 薄层方阻超出规定范围、硅片颜色异常等。4、设备：、设备： 国产设

6、备如四十八所、捷加创、七星等；国外设备有Tempress、CT等 刻蚀原理：刻蚀原理： 由于在扩散过程中，即使采用硅片的背对背扩散，硅片的所有表面（包括正反面和边缘）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，因此需要将该短路通道去除。刻蚀方法：刻蚀方法： 干法刻蚀：干法刻蚀：等离子刻蚀、激光刻蚀； 湿法刻蚀：湿法刻蚀：RENA刻蚀、Schmid刻蚀。2.3、刻蚀、刻蚀湿法刻蚀湿法刻蚀1、化学药品：、化学药品： HNO3、HF、H2SO4和NaOH。2、反应式、反应式： Si+2HNO3=SiO2+2NO+2H2O2262湿法刻蚀

7、湿法刻蚀用用CF4和和O2来刻蚀扩散后的硅片，其刻蚀原理如下：来刻蚀扩散后的硅片，其刻蚀原理如下：CF4 = CFx* + (4-x) F* (x3) Si + 4 F* = SiF4 SiO2 + 4 F* = SiF4 + O2等离子刻蚀等离子刻蚀湿法刻蚀湿法刻蚀1、工艺控制参数：、工艺控制参数： 溶液配比、刻蚀槽温度、设备带速等2、工艺控制标准：、工艺控制标准： 硅片减薄重量、薄层方阻变化量和硅片外观3、异常类型：、异常类型： 硅片减薄重量超出规定范围、硅片颜色异常等。4、设备：、设备： 湿法刻蚀设备主要为RENA和Schmid；等离子刻蚀国产设备比较多如四十八所、捷加创、七星、北京微星

8、等。 镀膜目的镀膜目的： 表面平整的硅片在很宽的波长范围（4001050nm）内对入射光的反射均高于30%。该反射可以通过表面绒面来降低。为了进一步降低反射，需要在硅片表面制备一层或多层介质膜。同时介质膜也可以起到钝化和防止酸碱对硅片表面侵蚀。2.4、PECVD镀膜镀膜制备制备SiN薄膜设备的分类薄膜设备的分类管式镀膜管式镀膜原理：原理：在辉光放电条件下，由于硅烷和氨气等离子体相互碰撞而发 生化学反应，在硅片表面生长一层氮化硅薄膜。主要厂家：主要厂家：Centrotherm、七星、捷佳创、四十八所等。板式镀膜板式镀膜原理：通过一个内置同轴石英管与微波发射器相接后可在石英管上 进行表面波放电，从

9、而激发出高均匀度的微波等离子体。主要厂家：Roth&Rau，北京微星等。两种镀膜方式对比两种镀膜方式对比微波频率沉积速度nm/s硅烷与氨气比膜的均匀性表面损伤膜质量光谱响应管式40 kHz0.1-0.30.1一般重好短波最差，长波最好板式2.45 GHz0.67-1.670.30.4较好轻差短波最好，长波最差两种镀膜方式对比PECVD镀膜镀膜1、工艺控制参数：、工艺控制参数： 气流比、镀膜时间等。2、工艺控制标准：、工艺控制标准： 硅片镀膜后颜色、氮化硅膜厚和折折射率。3、异常类型：、异常类型： 色差、色斑颜色异常以及膜厚或者折射率超出规定范围。2.5、丝网印刷、丝网印刷 丝网印刷基本原理：丝

10、网印刷基本原理： 丝网印版的部分孔能够透过油墨，漏印至承印物上；印版上其余部分的网孔堵死，不能透过油墨，在承印物上形成空白，这样通过印刷得到我们想要的图形。丝网放大图栅线结构栅线结构一道：银电极二道：铝背场三道：正银栅线铝背场铝背场作用：1、减少背表面复合；2、背表面吸杂；3、增加对长波反射。正面银栅线正面银栅线作用：1、吸收电流；2、导电。丝网印刷丝网印刷1、工艺控制参数：、工艺控制参数： 丝网间距、压力、印刷速度等。2、工艺控制标准：、工艺控制标准： 湿重和银栅线线宽、高度等。3、异常类型：、异常类型： 湿重超出规格线、栅线宽度太宽。4、设备：、设备： Baccini、DEAK等。2.6、

11、烧结、烧结 烧结曲线在“烧出”（Burn out）区，有机料被烧出。之后，在2区有一个Al的融化过程，相变潜热使得温度上升台阶的形成。在峰值区前接触烧成，同时背场和背接触烧成2.7、测试分档、测试分档I-V曲线和P-V曲线Uoc Isc Rsh Rser FF=Pmpp/(Uoc*Isc) Irev2100%光照幅度电池面积填充因子短路电流开路电压太阳电池效率 3、新型晶硅太阳能电池工艺、新型晶硅太阳能电池工艺1、Selective emitter（SE）电池；2、N新电池；3、metal wrap through（MWT）结构电池；4、Heterojunction with Intrinsic Thin layer（ HIT）电池；5、Buried-contact（BC）；6、离子注入电池。