太阳能电池生产工艺.ppt

单晶硅太阳能电池生产工艺,工艺流程及各环节工艺目的和原理,工艺流程,清洗制绒（超声波清洗减薄喷淋绒面） （喷淋酸洗喷淋漂洗喷淋甩干）扩散（合片扩散卸片） 刻蚀（叠片上夹具刻蚀插片)洗磷（去磷硅玻璃喷淋甩干）PECVD 丝网印刷 丝印1（背极）丝印2（背场）丝印3（栅极）烧结（试烧批量烧结）,超声波清洗,机械切片以后会在硅片表面形成1040微米的损伤层，且表面有油脂、松香、石蜡、金属离子等杂质。 工艺目的；主要是去除油脂、松香、石蜡等杂质。 工艺原理；超声振动使油珠滚落，物理去油。 条件；去离子水一定量，温度6090，时间1040min。,超声波清洗机,设备要求：稳定性 好，精确度高（温 度、时间），操作 方便（换水方便）。,减薄,工艺目的；去除表面损伤层和部分杂质。 工艺原理；利用硅在浓NaOH溶液中的各向同性腐蚀除去损伤层。 Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2 工艺条件；生产常用NaOH溶液质量分数为20%左右，温度855，时间0.23min 具体据原始硅片的厚度和表面损伤情况而定。,绒面,目的；制作绒面，减少反射，提升硅片对光吸收效率。 原理；利用Si在稀NaOH溶液中的各向异性腐蚀，在硅片表面形成无数个36微米的金字塔结构，这样光照在硅片表面便会经过多次反射和折射，增加了对光的吸收。 条件；生产常用NaOH质量分数1%左右，Na2SiO3 1.5%2%，乙醇或异丙醇每次约加200400ml(50L混合液）。温度855,时间1545min，具体工艺据硅片种类、减薄后厚度和上次生产情况而定。 质量目标：绒面后硅片表面颜色深灰无亮点、均匀、气泡印小，无篮脚印、白花等现象。400倍显微镜下大小符合标准，倒金字塔结构均匀。,酸洗,目的；去除硅片表面金属离子和绒面后的残留药液， 原理；主要利用的是酸碱中和反应。 条件；10%盐酸，时间10min,漂洗,目的；去除氧化层（SiO2）。 原理；SiO2+6HF=H2SiF6+2H2O 条件；HF溶液8%10%，时间10min。 注清洗工艺每个小环节之后，均需用去离子水将硅片冲洗干净，以免残留药液影响倒下个小环节的正常进行。 去离子水是指纯水，指的是将水中的强电解质去除并且将弱电解质去除到一定程度的水。其电阻率越大，电导率约小则级别越高。,清洗机,设备要求：稳定性好，精确度高，密闭性能好，有抽风装置，便于标准化生产，操作简单安全。,烘干,目的：烘干。 原理：热吹风（75 ）去除硅片表面残留的水。,扩散,目的；形成PN结。 原理；（POCL3液态源高温扩散），POCL3在高温下经过一系列化学反应生成单质P，P在高温下扩散进入硅片表面，与本已经掺B的硅形成PN结。 4POCl3+3O22P2O5+6Cl2 2P2O5+5Si5SiO2+4P,扩散工艺步骤及条件,进舟：速度230280mm/min。 通大氮：时间5min， 流量270005000ml/min。 通小氮和氧气：时间35min，O2流量40040ml/min，N2流量240040ml/min 通大氮和氧气：时间5min，流量270005000ml/min。 出舟：速度230280mm/min。 温度：800900 质量目标：扩散后表面颜色均匀，方块电阻大小 一般在405欧姆之间.,扩散炉,设备要求： 精确度高 可准确控制反应管 的实际工艺温度 和气 流量。 用于长时间连续工作、 高精度、高稳定性、 自动控制。,48所三管扩散炉,刻蚀,目的；去除周边短路环。 原理：在辉光放电条件下，CF4和O2生成等离子体，交替对周边作用，使周边电阻增大。 CF4C4+4F- O22O2- F+SiSiF4 SiF4挥发性高，随即被抽走。 工艺条件：CF4O2=101 板流：0.350.4A 板压：1.52KV 压强：80120Pa 刻蚀时间：1016min 质量目标;刻边电阻大于5K，刻边宽度12mm间。,刻蚀过程的主要反应,放电过程 e-+CF4CF3+F+2e e-+CF4CF3+F+e- e-+CF3CF2+F+e- O2+e-2O+e- 腐蚀过程 Si+4FSiF4 3Si+4CF34C+3SiF4 2C+3OCO+CO2,等离子体刻蚀机,设备要求： 工艺重复性好， 刻蚀速度快、 均匀性好 。 密封性能好、 操作安全,洗磷,目的：去除硅片表面氧化层及扩散时形成的磷硅 玻璃(磷硅玻璃是指P2O5与SiO2的混合物）。 原理：P2O5溶于HF酸 SiO2+6HF=H2SiF6+2H2O H2SiF6可溶于水 条件：HF浓度8-10 洗磷后需用去离子水将硅片冲洗干净并甩干。,PECVD（等离子体增强化学气相沉积）,目的：表面钝化和减少光的反射，降低载流子复合速度和增加光的吸收。 原理：硅烷与氨气反应生成氮化硅淀积在硅片表面形成减反射膜。反应过程中有大量的氢离子注入，使硅片中悬挂键饱和，达到表面钝化和体钝化的目的，有效降低了载流子的复合，提高了电池的短路电流和开路电压。 SiH4+NH3Si3N4+10H2,PECVD镀SiNx:H薄膜-平板式PECVD,PECVD（德）工艺步骤及条件,工艺步骤：分17步。进舟慢抽真空快抽真空调压恒温恒压检漏调压淀积淀积淀积抽真空稀释尾气清洗抽真空抽真空充氮退舟。 条件：温度480，淀积压强200Pa，射频功率1800W，抽空设定压强0.5pa，进出舟设定15%。 质量目标：淀积后表面颜色深蓝且均匀。,管式PECVD,设备要求：管内气氛 均匀、恒温区温度均匀 稳定。气路系统、工艺 管、真空系统密封可靠， 使用安全 。工艺稳定性 和重复性好，精确度高， 射频频率稳定。,丝网印刷,目的；印刷电极和背场，使电流能够输出，提升电池转换效率。 原理：给硅片表面印刷一定图形的银浆或铝浆，通过烧结后形成欧姆接触，使电流有效输出。正面电极通常印成栅线状，是为了克服扩散层的方块电阻且使光线有较高的透过率。背面电极布满大部分或整个背面，目的是克服由于电池串联而引起的电阻。,丝网印刷工艺步骤及要求,工艺步骤：背极（银浆） 烘干背场（铝浆） 烘干栅极（银浆) 烘干。 要求：背极厚度小于20微米，烘干温度设定160 200。 背场厚度2035微米，具体根据片源而定。烘干温度160240，具体根据浆料确定。 栅极要求印刷图案完整、清晰、均匀、对称，无 漏浆及较大断线。烘干温度160240，具体据浆料确定。,丝网印刷机,印刷达标的电池片,烧结,目的：形成烧结合金和欧姆接触及去除背结。 原理： 烧结合金是指高温下金属和硅形成的合金，主要有正栅的银硅合金、背场的铝硅合金、背电极的银铝合金。 烧结过程实际上是一个高温扩散过程，是一个对硅掺杂的过程，需加热到铝硅共熔点（577）以上。经过合金化后，随着温度的下降，液相中的硅将重新凝固出来，形成含有少量铝的结晶层，它补偿了N层中的施主杂质，从而得到以铝为受主杂质的P层，达到了消除背结的目的。,烧结工艺条件,烧结工艺较为灵活，设定时应考虑以下因素： 烧结炉的特点，如烧结温区数目，高温区长度，带速设定等等。 原始硅片的电阻率。 绒面后硅片厚度。 扩散后方块电阻 印刷背场厚度。,网带式烧结炉,设备要求： 网带运行平稳、 温度均匀、可 靠性高。节能 环保，气流稳 定，能提供理 想燃烧环境且 及时排出废气。,太阳能电池的品质要求,尽可能高的转换效率 表面状况良好（颜色均匀，图案完整、清晰、对称）。 低损耗（硅片破损率低）。 弯曲度小。,生产高效率电池片应具备的条件,工艺有优良的工艺并且与设备匹配。