太阳能电池片前段生产介绍.ppt

1,前段生产介绍,2011.3.14,2,电池片生产流程,制绒(texture) 扩散(diffusion) 刻蚀&去psg pecvd 丝网印刷(printing) 烧结(cofiring) 检测(test),3,多晶电池片生产过程,原硅片,制绒,扩散,刻蚀,pecvd,印刷背电极,印刷背电场,印刷正电极,检测,包装,4,制绒,目的: 清洗是为了除去沾污在硅片上的各种杂质，包括油脂、金属离子、尘埃等； 表面制绒(texture)是为了除去硅片表面的切割损伤层，同时得到合理的粗糙表面，减小光在表面的反射，增加太阳光的吸收。 利用陷光原理，减少光的反射，提高短路电流(isc)，增加pn结面积，最终提高电池的光电转换效率。,5,制绒,分类 单晶制绒：单晶硅各向异性，采用强碱氢氧化钠(naoh)腐蚀制绒。 si+2naoh+h2o na2sio3 +2h2 多晶制绒：多晶硅是各向同性，采用强酸硝酸和氢氟酸(hno3+hf)腐蚀制绒。,6,多晶制绒,反应式: hno3+sisio2+no2+h2o sio2+ hfsif4+h2o sif4+hfh2sif6 即:hf+hno3+si h2sif6+no2+h2o 大致的腐蚀机制是hno3 (一种氧化剂)腐蚀，在硅片表面形成了一层sio2，然后这层sio2在hf 酸的作用下去除。,7,多晶酸制绒反应的原理,反应 试剂,hno3,hf,附加剂,氧化剂,sio2,no,溶解sio2,络合物h2sif6,降低反应速率,8,多晶硅片清洗,naoh的作用： 中和残余酸液： h+oh=h2o hcl+hf的作用： 进一步去除金属离子，去除硅片表面氧化层，在硅片表面形成si-h钝化键。,9,制绒问题,在制绒过程中一定要控制好腐蚀量。 太少: 不能去掉损伤层 太大: 使绒面过大,反射率增加,isc降低;绒面不均匀,方阻不均匀,在后段碎片增加和在烧结后出现弓片。 多晶硅织绒较深会引起并联电阻减小，反向电流增大，甚至击穿。但是织绒较浅，会影响件反射效果。深度以35m为宜。,10,p型半导体硅,11,多晶制绒问题处理,绒面偏小,原因:制绒时间不够； 或溶液浓度偏稀。 改善方法：适当延长制绒时间；降低制绒初配时水的比例。,12,多晶制绒问题处理,绒面过大，绒面凹凸不显著,原因：腐蚀量过大；制绒过程温度偏高。 改善方法：适当缩短制绒时间，观察制绒温度是否在设定的范围内。,13,扩散,扩散的目的： 在来料硅片p型硅片的基础上扩散一层n型磷源，形成pn结。 扩散的方法： 三氯氧磷（pocl3）液态源扩散 pocl3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 无色透明液体，具有刺激性气味。如果纯度不高则呈红黄色。 熔点2，沸点107，在潮湿空气中发烟。 pocl3很容易发生水解，pocl3极易挥发。,14,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） pocl3 pcl5+p2o5 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 p2o5+si sio2+p,15,扩散原理,在第一步反应生成的pcl5会对硅有腐蚀作用，破坏硅片的表面状态，在有o2的条件下pcl5会进一步反应。 pcl5+o2 p2o5+cl2 生成的p2o5又进一步与硅作用，生成sio2和磷原子，所以，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 。 pocl3+o2 p2o5+cl2 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 。,16,p型半导体硅,p型硅,17,方阻,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。 测量扩散层薄层电阻广泛采用四探针法。,18,扩散过程,清洗,回温,饱和,装片,送片,方块电阻测量,卸片,关源，退舟,扩散,19,扩散装置示意图,20,扩散设备结构,扩散系统设备的总体结构分为四大部分：控制部分、推舟净化部分、电阻加热炉体部分、气源部分。,21,22,23,常见问题处理,方阻异常及对策 整体方阻偏大(波动大于5) 对策：检查磷源是否充足；检查管路是否漏气；检查流量器是否正常。 炉口方阻整体偏大 对策：观察炉口密封是否正常。 炉口方阻整体偏小(波动大于5) 对策：检查流量器是否正常，设定稳定是否漂移。,24,常见问题处理,出现“蓝片”(数量大于5片) 对策：如炉口是否积累偏磷酸较多，需要清洗炉管。 扩散后硅片上有色斑 甩干机扩散前硅片没甩干 调整甩干机设备及工艺条件 扩散过程中偏磷酸滴落 长时间扩散后对扩散管定期进行hf浸泡清洗 环境湿度过大 增大除湿机功率,25,刻蚀&去psg,刻蚀目的：去除边缘pn结，防止上下短路。 刻蚀原理： 4hno3+3si =3sio2+4no+2h2o sio2+6hf=h2sif6+2h2o 去psg原理： sio2+6hf=h2sif6+2h2o,26,p型半导体硅,p型硅,n型硅,27,刻蚀异常处理,硅片边缘呈现暗色(正常为金属色) 主要是刻蚀机器出现故障，通常伴有压力不稳定、辉光颜色不正常、功率和反射功率超出范围、气体流量偏出设定值等现象 停止使用，设备进行检修 有效刻蚀宽度过大 硅片没有被夹具夹紧，存在缝隙；硅片没有被对齐；环氧板变形，边缘向里延伸； 要求操作规范；更换出现问题的环氧板,28,去psg异常处理,pecvd工序存在水纹印 清洗后的硅片没有及时甩干。 清洗之后的硅片必须立刻甩干，不能滞留在空气中。 pecvd工序有镀膜发白现象 清洗不干净；甩干后的硅片在空气中暴露时间过长，导致氧化。 对硅片必须清洗干净，甩干之后的硅片不能放置于空气中，必须及时镀膜，否则重新清洗。,29,rena水平刻蚀机,1,5,3,2,6,7,4,1.冷水机 5.上料台 2.控制电脑 6.rena柱式指示灯及其急停开关 3.抽风管及其调节阀 7.前玻璃窗 4.集中供液柱式指示灯及其急停开关,30,rena水平刻蚀机,8,9,10,11,12,13,15,8.电柜 12.排放管道 9.后玻璃盖板 13.自动补液槽 10.下料台 14.集中供液管路 11.供气、供水管道 15.传送滚轴,31,1.上料台放片,2.刻蚀槽刻边结,7.洗槽去残液,4.koh喷淋去多孔硅,5.洗槽去残液,6.hf槽去磷硅玻璃,3.洗槽去残液,8.风刀吹干,9.下料台插片,生产流程,32,氢氧化钠 naoh,特性： 白色固体，强吸湿性。溶于水，并能放出大量热使可燃物着火。有强腐蚀性。 危害： 遇潮时对铝、锌、锡有腐蚀性，并放出易燃的氢气，与酸类和铵盐剧烈反应，强腐蚀性。能严重灼伤人体。 防护措施： 生产过程中应密闭，全面通风。工作时需佩戴护目镜、口罩、橡胶手套、防护服以及胶鞋。并确保该产品附近有安全淋浴及洗眼器。,33,氢氟酸 hf,特性： 无色透明至淡黄色冒烟液体、有刺激性、挥发性气味。弱酸。 危害： 对皮肤和呼吸道有强烈的刺激性和腐蚀性。溅入眼内会迅速形成白色假膜样混浊，处理不及时可引起角膜穿孔。皮肤接触会造成表皮、真皮、皮下组织乃至肌层液化坏死。吸入1.5g可导致立即死亡。吸入高浓度hf酸雾，引起支气管和出血性肺水肿。 防护措施： 生产过程中应密闭，全面通风。手动添加时需佩戴防毒面具、长橡胶手套以及防护服。并确保该产品附近有安全淋浴及洗眼器。,34,硝酸 hno3,特性： 无色透明至淡黄色冒烟液体、有刺激性、挥发性气味。 危害：