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晶硅太阳能电池制造,湖南神州光电能源有限公司,2010.3.1生产技术部,太阳能电池,1.太阳电池(solar cell) 可將光能直接转换为直流电能，但不储存能量。 2.无需燃料、无废弃物与污染、无转动组件与噪音。 3.太阳电池寿命长久，可达二十年以上 。 4.外型尺寸可随意变化，应用广泛(小至消費性产品- 如计算机，大至发电厂)。 5.发电量大小随光照強度而变。 6.可与建筑物结合(bipv)。,solarpark beneixama 20 mwp, spain,2010.3.1生产技术部,2010.3.1生产技术部,confidential,太阳能电池的原理,2010.3.1生产技术部,太阳能电池工艺工序,前端来料,清洗制绒,扩散,后清洗,pecvd,丝网印刷,烧结,测试分档,分选,包装,2010.3.1生产技术部,电池工序,2010.3.1生产技术部,硅的各向异性腐蚀，在不同的晶向上的腐蚀速度不一致，在100面上的腐蚀速率与111面上的腐蚀速率r111的比值 r100：r111在一定的弱碱溶液中可以达到500,单晶硅制绒化学方程式,单晶制绒目的：去除硅片表面的机械损伤层，清除表面油污和金属杂质，在硅片表面长出类似“金字塔”的绒面，增加硅片对太阳光的吸收,1.制绒,2010.3.1生产技术部,影响硅片转换效率的金属 铁fe、钠na、锰mn、 锑ti、金、银、钨,多晶硅制绒化学方程式 4hno3+6hf+si=h2sif6+4no2+4h2o,naoh作用：去除硅片表面的多孔硅(黑色或红色)。,多晶制绒目的：去除硅片表面损伤层。去除表面金属杂质在表面形成凹状绒面，增加对太阳光的吸收。,2010.3.1生产技术部,太阳电池制造过程-化学清洗,hcl去除硅片表面的金属离子 hf去除硅片表面硅酸钠,p型半导体硅,2010.3.1生产技术部,制绒,单晶硅(碱刻蚀) 多晶硅 (酸刻蚀),2010.3.1生产技术部,关键因素的分析 naoh的影响,0.5%,1.5%,5.5%,2010.3.1生产技术部,关键因素的分析 温度的影响,80,85,90,2010.3.1生产技术部,关键因素的分析 ipa浓度的影响,0,5,10,2010.3.1生产技术部,杂质原子,硅原子,a,硅原子,填隙原子,替位式 （、）,填隙式,p : 1.3*1021cm-3,2.扩散,2010.3.1生产技术部,p,b,2010.3.1生产技术部,扩散间,取片,拿石英舟,上桨,装片,进炉,设置参数,测片,取片,流入下道工序传递箱,2010.3.1生产技术部,扩散装置示意图,2010.3.1生产技术部,四探针测量方块电阻,扩散原理化学方程式:,懂得石英管、sic桨及其它石英器件的拆卸、清洗和安装。,懂得石英管清洗机的使用及相应清洗液的配备。,懂得在手动及自动状态下对扩散舟及扩散管进行tca和饱和。,懂得装片、卸片的正确方法，并确保扩散舟及钝化舟的正确使用。,懂得四探针测试仪的正确使用及方块电阻的正确测量 。,懂得生产过程中方块电阻的正确控制，确保方块电阻处于要求范围。,扩散操作重点,扩散原理及检测,2010.3.1生产技术部,太阳电池制造过程-扩散,在p型半导体表面掺杂五价磷原子 在硅片表面形成pn结,外层：磷硅玻璃,中间：n型半导体硅,p型半导体硅,p型硅,2010.3.1生产技术部,电池制造部刻蚀间,夹片,取片,去psg,刻蚀,上料,整理,插片,取片,甩干,检测,运行,2010.3.1生产技术部,太阳电池制造过程-等离子体刻蚀,刻蚀目的：去除边缘pn结，防止上下短路,p型半导体硅,p型硅,n型硅,磷硅玻璃(psg),3 等离子体刻蚀检验,检验操作及判断： 确认万用表工作正常，量程置于200mv。 冷探针连接电压表的正电极，热探针与电压表的负极相连。 如果经过检验，任何一个边沿没有刻蚀合格，则这一批硅片需要重新 装片，进行刻蚀。,检验方法：,冷热探针法,刻蚀机原理化学方程式,去psg原理化学方程式,o2是作用： 加快cf4与硅片边缘pn结的反应速率,2010.3.1生产技术部,4.太阳电池制造过程-去磷硅玻璃,用hf酸把表面的磷硅玻璃去除,p型半导体硅,p型硅,n型硅,磷硅玻璃,2010.3.1生产技术部,什么是磷硅玻璃？,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。 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。 氢氟酸是无色透明的液体，具有较弱的酸性、易挥发性和很强的腐蚀性。但氢氟酸具有一个很重要的特性是它能够溶解二氧化硅，因此不能装在玻璃瓶中。 在半导体生产的清洗和腐蚀工艺中，主要就利用氢氟酸的这一特性来除去硅片表面的二氧化硅层。,2010.3.1生产技术部,pecvd,插片,放入洁净柜,检查,推入上料区,取料,卸片,运行程序,送入下道工序,填写表单,2010.3.1生产技术部,5.太阳电池制造过程-pecvd,在硅片表面镀上一层深蓝色的氮化硅膜 可以充分吸收太阳光，降低反射 在硅片表面有氢钝化的作用,氮化硅膜,p型半导体硅,p型硅,n型硅,2010.3.1生产技术部,pecvd：plasma enhance chemical vapour deposition 等离子增强化学气相沉积,在太阳电池表面沉积深蓝色减反膜-sin膜。其还具有卓越的抗氧 化和绝缘性能，同时具有良好的阻挡钠离子、掩蔽金属和水蒸汽 扩散的能力；它的化学稳定性也很好，除氢氟酸和热磷酸能缓慢 腐蚀外，其它酸与它基本不起作用。,除sin膜外，tio2，sio2也可作为减反膜,2010.3.1生产技术部,pecvd沉积sin 利用硅烷（sih4）与氨气（nh3）在等离子体中反应。 sih4+nh3 sinh+3h2 2sih4+n2 2sinh+3h2,太阳电池制造过程-pecvd,2010.3.1生产技术部,6.太阳电池制造过程-正面电极印刷,正面电极有主栅线和副栅线组成 在太阳电池正面丝网印刷银浆，形成负电极 作用：收集电流,主栅线,副栅线,副栅线,主栅线,2010.3.1生产技术部,背电场印刷,通过烧结穿透背面pn结，和p型硅形成良好的欧姆接触。 使用的浆料是铝浆 作用：收集载流子,背电场,2010.3.1生产技术部,丝网印刷各阶段硅片图形,印刷背电极后的硅片,印刷背电场后的硅片,印刷正电极后的硅片,2010.3.1生产技术部,丝网印刷基本原理是： 利用丝网图形部分网孔透浆料，非图文部分网孔不透浆料的基本原理进行印刷。 印刷时在丝网一端倒入浆料，用刮刀在丝网的浆料部位施加一定压力，同时朝丝网另一端移动。油墨在移动中被刮板从图形部分的网孔中挤压到基片上。由于浆料的黏性作用而使印迹固着在一定范围之内，印刷过程中刮板始终与丝网印版和承印物呈线接触，接触线随刮刀移动而移动，由于丝网与承印物之间保持一定的间隙，使得印刷时的丝网通过自身的张力而产生对刮板的反作用力，这个反作用力称为回弹力。由于回弹力的作用，使丝网与基片只呈移动式线接触，而丝网其它部分与承印物为脱离状态，保证了印刷尺寸精度和避免蹭脏承印物。当刮板刮过整个印刷区域后抬起，同时丝网也脱离基片，工作台返回到上料位置，至此为一个印刷行程。,2010.3.1生产技术部,丝网印刷示意图,丝网印刷由五大要素构成，即丝网、刮刀、浆料、工作台以及基片,2010.3.1生产技术部,烧结,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。,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。 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。 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,2010.3.1生产技术部,温度可根据实际情况作出10的调整，一般很少做大幅度的变动 当工艺初始化、更换浆料型号、特殊规格的硅材料，可考虑采用差异 较大的烧结温度进行烧结,烧结,2010.3.1生产技术部,7 分类检测,1测试系统构成 本系统由闪光灯、太阳能脉冲仿真器、可编程负载模拟装置、温度检测装置、光强测量电池、测试架和分检系统。示意图如下（不包括分检系统）。,2010.3.1生产技术部,太阳电池的i-v特性曲线,t 测试温度 e 测试光强 pmpp 最大输出功率 umpp 最大输出电压 impp 最大输出电流 uoc 开路电压 isc 短路电流 ff 填充因子 rs 串联电阻 rsh 漏电电阻 eff 电池效率 irev 暗电流,测试主要参数,2010.3.1生产技术部,f.f.(fill factor) = (vmp x imp / voc x isc) x 100% (efficiency) = (vmp x imp / pin) x 100% pin = iradiance (w/m2 or mw/cm2)