太阳能电池及组件制造教学课件PPT.ppt

西安光伏产业项目筹建处 the preparation and construction office of xian pv project 太阳电池原理及工艺 技术质量部 2012-04 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 主要内容 太阳能发电及太阳能电池太阳能发电及太阳能电池一 电池工艺简介电池工艺简介二 组件工艺简介组件工艺简介三 西安光伏项目简介西安光伏项目简介四 主要 内容 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 一 太阳能发电及太阳能电池 1.1.太阳能发电的概念 l太阳电池发电：把照射到光伏电池上的 光直接变换成电能输出的光伏发电是太 阳能电池发电。 l 太阳能光伏发电是目前工程上广泛使用 的光电能转换器件。晶体硅太阳能电， 生产工艺术成熟，已进人大规模产业化 生产。 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 1.2.太阳能光伏发电的主要优缺点 l太阳能发电的主要优点 一次投资，收益永恒。 结构简单，体积小且轻。 易安装，易运输，建设周期短。 容易起动，维修简便，随时使用，保证供应。 清洁，安全，无噪音。 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 可靠性高，寿命长 。 范围广。 降价速度快，能量偿还时间有可能缩短。 l太阳能光伏发电的主要缺点： 能量分散，占地面积大 。 间歇性大 。 区域性强 。 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 晶体硅太阳电池分类 单晶硅电池 多晶硅电池 二 晶体硅电池简介 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 电池结构 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 电池结构 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 电池工作原理 电子空穴对被内建电场 分离，在pn结两端产生电 势。 将pn结用导线连接，形 成电流。 吸收光子，产生电子空 穴对。 在太阳电池两端连接负 载，实现了将光能向电能 的转换。 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 太阳电池电性能参数 isc voc eff ff isc：电池面积、光强、 温度 voc:光强、温度 ff：串联电阻、并联电阻 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 太阳电池电性能参数 1. 开路电压 voc 2. 短路电流 isc 3. 串联电阻 rs 4. 并联电阻 rsh 5. 填充因子 ff 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 开路电压 v 对理想的p-n结电池 v 最小饱和电流密度与禁带宽度的关系 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd v 对于硅，禁带宽度约为1.1ev，所得到最大voc约为 700mv，相应的最高ff为0.84。 v 禁带宽度约为1.41.6ev，转化率会出现个峰值，砷 化镓具有接近最佳值的禁带宽度。 v voc的损失主要在于表面和体内复合。 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 短路电流 v 表面的减反射程度，通过制绒和镀减反射膜使反射率 在10%以下。 v 正面电极的印刷遮掉10%左右的入射光。 v 电池片比较薄，部分光线会直接穿透电池片。不过现 采用全背面印刷铝浆对这损失有很大削弱。 v 半导体体内和表面的复合。 短路电流损失途径 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 串联电阻 硅材料体电阻 金属电极电阻 金属与硅的接触电阻 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 串联电阻表达式： 是正面电极金属栅线电阻，rc1、rc2 分别是正面、 背面金属半导体接触电阻， rt是正面扩散层的电阻，rb 是基区体电阻，rmb是背面电极金属层的电阻 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd v 金属体电阻： 其中rsq为厚膜金属导体层的方块电阻，厚膜印刷 银电极通常为0.003/ -0.005/；l为栅线长度； w为栅线宽度。对于铝背场形式的背面电极，rsq通常为 0.0100.020/ 。 、 即可算出结果。 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd v 金属半导体接触电阻： s是硅的介电常数，nd是掺杂浓度。大致上nd 1019/cm3时，rc将主要表现为隧道效应，并随着nd 的增加迅速地下降。对于势垒高度在0.6v左右的金属 材料，当硅的掺杂浓度在1020/cm3附近时，rc的数值 大约为10-310-4cm2 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 扩散薄层电阻引起的串联电阻： 为扩散层方块电阻；l为电池主焊接电极方向尺寸 ；w为电池细栅线方向尺寸；m为细栅线条数 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 基区体电阻： d为基区厚度，约等于硅基片厚度；地面用太阳电池 基片材料电阻率通常使用范围为0.5.cm 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 并联电阻 v 边缘漏电（刻蚀未完全、印刷漏浆） v 体内杂质和微观缺陷 v pn结局部短路（扩散结过浅、制绒角锥体颗粒过大） 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 填充因子 ff和其他关键参数的关系： 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 填充因子还可定义为： 填充因子ff与入射光谱光强、短路电流、开路 电压、串联及并联电阻密切相关。 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 温度对太阳电池的影响 曲线125 曲线235 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd v 短路电流对温度变化的敏感度不大。 v 开路电压会随温度显著变化，一般温度每升高1， voc下降约0.4%。 v 填充因子ff因voc的关系，也会随着温度的上升而减 小。 v 输出功率和效率随温度升高而下降。对硅而言，温度 高1，输出功率减少0.4%0.5% 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 光强对太阳电池的影响 曲线11个太阳 曲线20.5个太阳 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 光强对太阳电池的影响 不同日照量下太阳能电池片的i-v曲线 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 电性能测试 光强：1000w/m2 光谱分布：am1.5 电池温度：25 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 电池工艺简介 粗抛制绒清洗扩散 去psg刻蚀pecvd丝网印刷 测试分选烧结 根据生产实现过程，分为制绒（粗抛、制绒、清洗）、扩散、湿法刻蚀、pecvd、 电极制备五部分 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 世界上最先进的50mw电池生产线 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 表面结构制备 1.硅片表面损伤层的形成及处理方法 2.绒面腐蚀的原理 3.影响绒面质量的关键因素及分析 4.工艺控制方法 5.化学清洗原理 6.安全注意事项 有效的绒面结构有助于提高太阳能电池性能，主要体现 在短路电流（isc）的提高。 单晶硅绒面 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 32 形成起伏不平的绒面，增加硅片对 太阳光的吸收 去除硅片表面的机械损伤层 清除表面油污和金属杂质 硅片表面处理的目的： 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 33 硅片表面的机械损伤层硅片表面的机械损伤层 （一）硅锭的铸造过程（一）硅锭的铸造过程 单晶硅多晶硅 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 34 硅片表面的机械损伤层硅片表面的机械损伤层 （二）多线切割（二）多线切割 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 35 硅片表面的机械损伤层硅片表面的机械损伤层 （三）机械损伤层（三）机械损伤层 硅片 机械损伤层（10微米） 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 36 硅片表面的机械损伤层硅片表面的机械损伤层 （三）切割损伤层的腐蚀（初抛）（三）切割损伤层的腐蚀（初抛） v线切割损伤层厚度可达10微米左右。 v一般采用20%的碱溶液在90条件腐蚀 0.51min以达到去除损伤层的效果,此时的 腐蚀速率可达到610um/min 。 v初抛时间在达到去除损伤层的基础上尽量减 短，以防硅片被腐蚀过薄。 v对于naoh浓度高于20%w/v的情况，腐蚀速 度主要取决于溶液的温度，而与碱溶液实际 浓度关系不大。 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 37 硅片表面的机械损伤层硅片表面的机械损伤层 （三）切割损伤层的腐蚀（初抛）（三）切割损伤层的腐蚀（初抛） v若损伤层去除不足会出现3种可能情况：残余 缺陷、残余缺陷在后续高温处理过程中向材 料深处继续延伸、切割过程中导致的杂质未 能完全去除。 v硅酸钠的热导性很差。一般硅酸钠超过一定 的量时，腐蚀产生的热量超过从溶液表面和 容器侧面所散发的热量，使溶液的温度持续 升高。所以初抛液必须定期更换或排出部分 溶液。 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 38 金属杂质对电池性能的影响金属杂质对电池性能的影响 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 绒面的制备 有效的绒面结构有助于提高太阳能电池性能，主要体现 在短路电流（isc）的提高。 单晶硅绒面 倒金字塔结构金字塔结构 工业上大部分采用naoh或koh、异丙醇（ipa）或乙醇和水的混 合溶液制备绒面。 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 40 制绒：表面织构化制绒：表面织构化 单晶硅片表面的 金字塔状绒面 单晶硅片表面反射率 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 41 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。 反应式为： si+2naoh+h2o na2sio3 +2h2 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 42 v角锥体的密度和它们的几何特征同时影响着太阳 电池的陷光效率和前表面产生反射损失的最低限 。尺寸一般控制在315微米。 v推测腐蚀反应期间的产物氢气泡的发展对角锥体 的形成起着重要的作用 。气泡粘附在硅片表面， 它们的掩蔽作用导致了溶液的侧向腐蚀，这是角 锥体形成过程的要素 。 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 43 v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。 v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。 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 44 v陷光原理图示： 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 45 1. naoh浓度 2. 无水乙醇或异丙醇浓度 3. 制绒槽内硅酸钠的累计量 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、乙醇或异丙醇的挥发程 度 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 46 v制绒液中的乙醇或异丙醇、naoh、硅酸纳三者 浓度比例决定着溶液的腐蚀速率和角锥体形成情 况。 v溶液温度恒定在80时发现腐蚀液naoh浓度在 1.54%范围之外将会破坏角锥体的几何形状 。 v当naoh处于合适范围内时，乙醇或异丙醇的浓 度的上升会使腐蚀速率大幅度下降。 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 47 维持制绒液中乙醇的含量为10 vol%， 温度85 ，时间30分钟条件下： naoh浓度5g/l时绒面形貌 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 48 naoh浓度15g/l时绒面形貌 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 49 naoh浓度55g/l时绒面形貌 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 50 绒面的平均反射率随naoh浓度的变化 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 51 v硅酸钠在溶液中呈胶体状态，大大的增加了溶液 的粘稠度。对腐蚀液中oh离子从腐蚀液向反应界 面的输运过程具有缓冲作用，使得大批量腐蚀加 工单晶硅绒面时，溶液中naoh含量具有较宽的工 艺容差范围，提高了产品工艺加工质量的稳定性 和溶液的可重复性。 v硅酸钠在制绒溶液中的含量从2.5%30%wt的情况 下，溶液都具有良好的择向性，同时硅片表面上 能生成完全覆盖角锥体的绒面。 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 52 v随着硅酸钠含量的增加，溶液粘度会增 加，结果在硅片与片匣边框接触部位会 产生“花篮印”， 一般浓度在30%以下不 会发生这种变化（naoh浓度达到一定 程度的基础上）。 v硅酸钠来源大多是反应的生成物，要调 整它的浓度只能通过排放溶液。若要调 整溶液的粘稠度，则采用加入添加剂乙 醇或异丙醇来调节。 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 53 v气泡的直径、密度和腐蚀反应的速率限定了硅片 表面织构的几何特征。气泡的大小以及在硅片表 面停留的时间，与溶液的粘度、表面张力有关系 。所以需要乙醇或异丙醇来调节溶液的粘滞特性 。 v乙醇的含量在3 vol%至20 vol%的范围内变化时， 制绒反应的变化不大，都可以得到比较理想的绒 面，而5 vol%至10 vol%的环境最佳。 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 54 制绒液中naoh的浓度为15克/升，反应 温度85 。无乙醇时的绒面形貌： 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 55 乙醇浓度3vol%时的绒面形貌 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 56 乙醇浓度10vol%时的绒面形貌 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 57 乙醇浓度30vol%时的绒面形貌 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 58 经热的浓碱去除损伤层后，硅片表面留 下了许多肤浅的准方形的腐蚀坑。1分钟后， 金字塔如雨后春笋，零星的冒出了头；5分钟 后，硅片表面基本上被小金字塔覆盖，少数 已开始长大。我们称绒面形成初期的这种变 化为金字塔“成核”。10分钟后，金字塔密布的 绒面已经形成，只是大小不均匀，反射率也 降到了比较低的水平。随着时间的延长，金 字塔向外扩张兼并，体积逐渐膨胀，尺寸趋 于均等。 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 59 制绒液中含有15克/升的naoh和10 vol% 的乙醇，温度85 经过1min制绒的表面形貌 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 60 经过5min制绒的表面形貌 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 61 经过10min制绒的表面形貌 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 62 经过30min制绒的表面形貌 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 63 不同时间制绒后，硅片的反射谱 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 64 v若出现雨点状的斑点，只要加入少量乙醇或 异丙醇即可消除。 v若硅片上端部分光亮，表明液位不够或溶液 粘稠度过大，使篮框漂浮起来。 v若硅片表面有流水印，说明溶液内硅酸钠过 量，适当加大naoh的用量；还有可能喷淋效 果不理想。 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 65 硅酸钠含量的检测 硅酸钠具体含量测量是没必要的，只 要判定它的含量是否过量即可。实验是用 100%的浓盐酸滴定，若滴定一段时间后出 现少量絮状物，说明硅酸钠含量适中；若 滴定开始就出现一团胶状固体且随滴定的 进行变多，说明硅酸钠过量。 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 66 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。 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 多晶硅绒面 多晶硅表面的晶向结构是随意分布的，为了得到 均一的绒面结构，人们采用机械刻槽、等离子 刻蚀、电火花刻蚀、激光束刻蚀、酸液腐蚀等 技术制备多晶硅绒面。 酸液腐蚀法 hf和hno3为基础的水溶液体系。酸对硅的腐蚀速 度与晶粒取向无关，因此酸腐蚀又称为各向同性腐 蚀。 最近，也有研究者采用碳酸钠（na2co3）、碳酸钾（k2co3 ）、12水磷酸钠（na3po4.12h2o）或醋酸钠（ch3coona ）制备单晶硅绒面。 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 一般在酸中加入醋酸（ch3cooh），一方面，起 到缓和反应的作用；另一方面，很好的润湿硅表面 ，促进反应 。 加入水代替醋酸照样能在硅表面形成很均匀的腐蚀 坑。这样既降低了成本，又起到了调节反应剂浓度 的作用。 h3po4(85%)加入到hf-hno3体系中来腐蚀多晶硅 。 用酸蒸汽腐蚀硅片的方法，酸蒸汽腐蚀硅片最大的 优点是反应速度下降了。 酸腐蚀可制备多孔硅结构（ps），多孔硅有很好的 陷光作用和钝化作用。 也可通过在表面沉积一层诸如氧化物，氮化物或高 分子之类有孔的保护层进行掩膜腐蚀。 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 酸腐蚀液与硅片的反应 阳极： 总反应式： 阴极： 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 反应离子刻蚀（rie） 用cl2为反应气体的无掩膜反应离子刻蚀法，并制备 出了17.1的大面积（225cm2）多晶硅太阳能电池 。 sf6/o2为反应气体的金属催化反应离子刻蚀。 研究者还用金属材料做掩膜剂制备出均匀性更好的 多晶硅绒面。 也有用平板印刷法以sio2胶为掩膜进行反应离子刻 蚀。 其他方法： 用放电加工方法（edm）制备多晶硅绒面，没有减 反射膜的情况下，多晶硅绒面的积分反射率小于20 ，最后制得的电池也有较好的效率。 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 切割后硅片表面 rie腐蚀后硅片表面酸液腐蚀后硅片表面 碱液腐蚀后硅片表面 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 几种掩膜腐蚀绒面图 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 不同制绒方法制得多晶硅绒面的反射率都有较大的降低。沉积sin膜后， 不同绒面硅片之间的差距减小了，硅片封好后，不同制绒方法之间的 差别进一步减小了。 edm绒面图 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 清洗所用的化学药品 氢氧化钠（naoh） naoh能和动植物油脂反应生成甘油和肥皂，反应生成的肥皂和 甘油都易溶于水的，肥皂作为表面活性剂还可产生乳化作用，进 一步改善水溶液对垢层的表面的润湿性能。 硫酸钙镁属于强酸强碱沉淀盐，故不能直接用强酸来溶解。氢氧 化钠可以与硫酸镁钙反应生成氢氧化钙或氢氧化镁。反应生成的 na2so4是容易溶解的，mg(oh)2和ca(oh)2则用酸很容易溶解。 对人体组织有明显的腐蚀作用，接触皮肤时会引起烧伤。碱溶液 的浓度越大，温度越高，则烧伤能力越强。即使是极少量的氢氧 化钠进入眼睛也是很危险的。 乙醇（c2h6o） 无色、流动、易燃烧的液体，具有独特的“酒精”气味，有吸湿性 。与水能形成共沸混合物，此混合物含酒精95.57%（以重量计 ）。 乙醇可作为润湿剂，使硅片表面的h2气体消除，有利于金字塔的 形成。 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 盐酸（hcl） 在清洗中，利用盐酸具有强酸的特点来溶解硅表面的杂质。所 以多种金属杂质都能与盐酸作用生成可溶性盐类，然后在大量 高纯水的冲洗下溶除。 盐酸为易挥发性酸，因此在40以上使用时，氯化氢气体会从 盐酸溶液中挥发出来，给使用带来困难。一般使用10%以下浓 度并在常温下使用，尽量避免升温使用以防止产生酸雾。 双氧水（h2o2） 其气味酷似硝酸，储存时能分解为水及氧气，其稳定性随着溶 液的稀释度而增加，能与水任意混溶。有强氧化性，在某些情 况下又具有还原的性质。 h2o2落于皮肤上即能引起烧伤和发痒；此时皮肤即行发白。 被伤处经用水洗后，此种现象很快消失。 h2o2溶液储存于玻璃器皿中时，能溶解玻璃的碱质。有微量 杂质存在易引起分解爆炸，塑料瓶密封保存。 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 氢氟酸（hf） 与盐酸相类似，氢氟酸是氟化氢气体溶于水形成的溶液。市场 出售的氢氟酸一般为30%-60%（质量）。它是一种弱酸，酸 的强度与有机酸中的甲酸相似。 氢氟酸的最大特点在于它能与二氧化硅发生激烈反应并使它溶 解。 氢氟酸对人体有很强的毒性和腐蚀性，对人体的渗透作用非常 明显。取用时应十分注意，要戴好橡胶手套、防护面罩或口罩 。 工业上使用氢氟酸作酸洗剂时含量一般在5%以下，由于温度 升高，反应速度明显加快，所以温度常控制在50左右。 硝酸（hno3） 硝酸是一种易挥发、易分解的酸。硝酸在光、热作用下或在某 些化学物质作用下分解，并有二氧化氮和氧气放出。但应注意 的是硝酸分解产生的棕红色二氧化氮气体有很强的毒性。 硝酸分解时产生的初生态原子氧，有很强的氧化性。 由于硝酸在低浓度下对大多数金属均有强烈腐蚀作用，因此用 硝酸作酸洗剂时，为防止其对金属的腐蚀也要加入缓蚀剂。 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 硅酸钠（na2sio3） 硅酸钠是一种廉价的缓冲剂，在清洗液中，它对控制ph值的 变化、保证去污效果有一定作用。 硅酸钠与表面活性剂配合使用是所有助剂中最佳的润湿、乳化 和抗絮凝剂。 硅酸钠加入液体清洗剂中易产生分层、沉淀现象。硅酸钠作为 缓蚀剂时使用的有效浓度为0.1%-1%。 水玻璃中氧化钠和氧化硅分子比称为水玻璃的模数，大多使用 模数为2.4-3.3的水玻璃。 异丙醇（ipa） 无色透明的液体，稍带酒精气味。与水能形成共沸混合物，其 中含异丙醇87.9%，共沸点为80.37 。 易着火，闪电为12 ，能与空气形成爆炸性混合物最低限度 为28%（体积）。 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 单晶槽式清洗制绒设备 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 80 磷扩散磷扩散 太阳电池制造的核心工序太阳电池制造的核心工序 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 81 pn结太阳电池的心脏 v扩散的目的：形成pn结 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 82 pn结的制造 v制造一个pn结并不是把两块不同类型（ p型和n型）的半导体接触在一起就能形 成的。 v必须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。 v也就是在晶体内部实现p型和n型半导体 的接触。 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 83 扩散装置示意图 v管内气体中杂质源的浓度 v扩散温度 v扩散时间 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 84 v管内气体中杂质源浓度的大小决定着硅片n 型区域磷浓度的大小。但是沉积在硅片表 面的杂质源达到一定程度时，将对n型区域 的磷浓度改变影响不大。 v扩散温度和扩散时间对扩散结深影响较大 。 vn型区域磷浓度和扩散结深共同决定着方块 电阻的大小。 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 85 三氯氧磷（pocl3）液态源扩散 喷涂磷酸水溶液后链式扩散 丝网印刷磷浆料后链式扩散 公司目前采用的是第一种方法。 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 86 pocl3 简介 pocl3是目前磷扩散用得较多的一种杂质源 v无色透明液体，具有刺激性气味。如果 纯度不高则呈红黄色。 v比重为1.67，熔点2，沸点107，在潮 湿空气中发烟。 vpocl3很容易发生水解，pocl3极易挥发 。 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 87 pocl3磷扩散原理 vpocl3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： v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： 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd v 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： v 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 。 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd v在有氧气的存在时，pocl3热分解的反应式 为： vpocl3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 。 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd vpocl3液态源扩散方法具有生产效率较高， 得到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。 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 91 清洗 饱和 装片 送片 回温 扩散 关源，退舟 方块电阻测量 卸片 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 92 v初次扩散前，扩散炉石英管首先连接tca 装置，当炉温升至设定温度，以设定流量 通tca60分钟清洗石英管。 v清洗开始时，先开o2，再开tca；清洗结 束后，先关tca，再关o2。 v清洗结束后，将石英管连接扩散源瓶，待 扩散。 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 93 v每班生产前，需对石英管进行饱和。 v炉温升至设定温度时，以设定流量通小n2 （携源）和o2，使石英管饱和，20分钟后 ，关闭小n2和o2。 v初次扩散前或停产一段时间以后恢复生产 时，需使石英管在950通源饱和1小时以 上。 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 94 v 戴好防护口罩和干净的塑料手套，将清洗甩干的硅片从传 递窗口取出，放在上料洁净台上。 v 用自动机械手将硅片从硅片盒中取出，插入石英舟。 v 机械手将装满硅片的石英舟放在碳化硅臂浆上，保证平稳 ，缓缓推入扩散炉。 v 打开o2，等待石英管升温至设定温度。 v 打开小n2，以设定流量通小n2（携源）进行扩散 v 扩散结束后，关闭小n2和o2，将石英舟缓缓退至炉口，降 温以后，用舟叉从臂桨上取下石英舟。并立即放上新的石 英舟，进行下一轮扩散。 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 95 v 如没有待扩散的硅片，将臂浆推入扩散炉，尽量缩短臂桨 暴露在空气中的时间。 v 等待硅片冷却后，将硅片从石英舟上卸下并放置在硅片盒 中，放入传递窗。 v 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。 v 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。 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 96 方块电阻的定义 v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，则该 整个薄层的电阻为 n当l=a（即为一个方块）时，r= /t。可见，（/t）代 表一个方块的电阻，故称为方块电阻，特记为r= /t (/) 中电投西安太阳能电力有限公司中电投西安太阳能电力有限公司 cpi xian solar power co., ltdcpi xian solar power co., ltd 97 v 目前生产中，测量扩散层 薄层电阻广泛采用四探针 法。测量装置示意图如图 所示。图中直线陈列四根 金属探针（一般用钨丝腐 蚀而成）排列在彼此相距 为s一直线上，并且要求 探针同时与样品表面接触 良好，外面一对探针用来 通电流、当有电流注入时 ，样品内部各点将产生电 位，里面一