太阳能电池125单晶工艺原理.doc

制绒：硅片型号：125*125工艺目的：祛除机械损伤层，形成金字塔状绒面结构，减少光的反射。工艺原理：利用硅的各向异性腐蚀，在不同的晶向上的腐蚀速度不一致，100面上的腐蚀速率与111面上的腐蚀速率的比值R100：R111在一定的弱碱溶液中可以达到500。主反应方程式：Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2工艺过程：装片-上料-超声波清洗机-下料-上料-制绒-水-甩干-出料上料：每筐12盒*25片制绒设备的槽体说明：槽号1号2号3号4号5号6号7号8号9号10号11号12号13号14号槽体名称水去损伤层槽水槽制绒槽制绒槽制绒槽制绒槽漂洗槽漂洗槽HF槽漂洗槽HCL+HF槽漂洗槽漂洗槽脱水槽温度80-85258028028028022525252525252585时间100-300秒240秒1000-1800 秒1000-1800 秒1000-1800 秒1000-1800 秒240秒240秒300秒240秒300秒300秒300秒20秒槽体体积231195229229229229155175200175200175175157加纯水15016015015015015015016013816088160160150配液NAOH3-4瓶(1500-2000G)3瓶(1500G)3瓶(1500G)3瓶(1500G)3瓶(1500G)异丙醇5-6瓶(20-24L)9L9L9L9L硅酸钠4-6瓶(2000-3000G)4-6瓶(2000-3000G)4-6瓶(2000-3000G)4-6瓶(2000-3000G)HF32L16LHCL56L添加NAOH1/3NAOH和0.5L异丙醇1/3NAOH和0.5L异丙醇1/3NAOH和0.5L异丙醇1/3NAOH和0.5L异丙醇异丙醇硅酸钠HFHCL压缩空气0.4-0.6MPA备注信息： 1，NAOH每瓶是500G，硅酸钠每瓶500G；异丙醇每桶是4L。 2，去损伤槽比例： 水：NAOH：异丙醇 1L:10G:0.14L 2，配液比例： 水：NAOH：异丙醇：硅酸钠 1L:10G:0.06L:13.3G 水：HF 1L:4.3L 水：HF：HCL 1L:0.2L:0.64L单片减簿量参考0.35-0.45g制绒后硅片表面反射率：14%左右绒面大小：金字塔尺度为3-10微米正常情况下单条生产线化学品用量计算：产量：计算基准：制绒配液制绒添加用量：化学品厂家，每瓶大小等尚德的制绒槽是120升水尚德新一轮的培训马上开始了，要搞到培训资料。常见异常情况：工艺卫生基本点：1， 保证装片操作台面的清洁；2， 装片时戴好一次性薄膜手套和田罩，保证遮住口鼻；3， 一次性清膜手套每100片更换一次，若有脏污需提前更换，确保不污染硅片以至于影响制绒效果；4， 保证超声槽，水槽以及浓度梯度槽以及各附槽等的洁净状态，及时更换；5， 工艺过程中看片必须戴干净的乳胶手套，减少手指印的发生，看完后及时更换手套；6， 工艺结束后片子及时投入清洗，或放入水槽待投。扩散：设备：中国电子科技集团公司第48所扩散炉硅片型号：125*125S工艺目的：形成P-N结主反应方程式：POCL3在高温下(600)分解成五氯化磷(PCL5)和五氧化二磷(P2O5)5POCL3 = 3PCL5 + P2O5在存在O2的状态下PCL5会进一步分解成P2O5并放出氯气（CL2）4PCL5 + 5O2 = 2P2O5 + 10CL2 故在有O2的存在时，POCL3热分解的总反应式为：4POCL3 + 3O2 = 2P2O5 + 6CL2P2O5在扩散温度下与硅反应，生成二氧化硅（SIO2）和磷2P2O5 + 5SI = 5SIO2 + 4P扩散示意图：工艺过程：1， 进舟的同时给炉体加温，氮气还起到均衡管内气体；2， 通入大量的氮气冲洗管道，排除管道气体；3， 为防止POCL3分解产生的PCL5对硅片表面腐蚀，事先通入大量氧气，以备及时将PCL5氧化成P2O5；4， 通入携带源小氮，利用POCL3分解生成P2O5进行沉积；必须在通氮气的同时通入一定流量的氧气；5， 继续通入携带源小氮，进行扩散；6， 继续通入携带源小氮。这样扩散过程就分为三步进行，一方面管内温度，气体各方面条件逐渐稳定；另一方面方便在生产过程中调节参数；7-8，通入大量氧气，确保将剩余的POCL3充分反应消耗掉，保证安全生产，同时对管内开始降温；9，出舟的同时通入大量的氮气排除管内尾气；10，冷却待卸片。125S的基准扩散工艺号：125S减源工艺STEP时间温区1温区2温区3扩散小氮大氮干氧步骤13208108108100300000步骤25008308308300200001500步骤3500830825825800210001500步骤4500850860817800250001400步骤59008508608171500250001400步骤66008408408400250002000步骤72008308308300250001700步骤84008308258250250000步骤90000000BH工艺STEP时间温区1温区2温区3扩散小氮大氮干氧步骤14008008008000250000步骤26008208208200250000步骤3600820820820800220003000步骤4600823827836800260001200步骤56008238278301500280001200步骤614408568628740300001200步骤76008568628740300001200步骤84008208208200250004000步骤96008208208200250000方块电阻控制：型号电阻率方块电阻125S0.5-348-52125S0.5-1.540-45156M3-638-42156M0.5-345-50156M3-650-55156S0.5-350-55方块电阻测量：四探针下压到硅片表面，测试仪I档位电流调整至4.530，于R/ 档位读取示数，即为方块电阻值。电阻率测量：四探针下压到硅片表面，测试仪I档电流调整至(4.530*硅片厚度)/1000，如硅片厚度为200，即电流调整至0.906，于R/ 档位读取示数，即为电阻率值方块电阻不均匀度：计算公式： 最大值减最小值 / 最大值加最小值 * 100% 控制范围：管不均匀度 7% ，片不均匀度 15 / 160印刷参数：Snap-off（丝网间矩）：印刷时丝网距离印刷台面的距离。丝网间距的数值前面的“”只代表方向，不是负数。是根据14MG电机Z轴的零点，规定向上为负值，向下为正值。也就是说将这个数值前面的“”去掉，这个数值就代表丝网与印刷台面的距离。在其他参数不变的情况下第二道背电场印刷丝网间距越大浆料印刷的也就越厚（在一定范围内），反之，印刷的浆料就会变薄；在第三道丝网间距提高，可以使印刷的栅线宽度减小，栅线高度增加（在一定范围内）。Down-stop（刮刀深度）：印刷时刮条以丝网为零点下降的距离。以印刷时丝网的网版平面为零点位置，向下为负值，向上为正值。这个参数的大小决定了印刷时刮条下压网版使网版变形的强弱。刮条下降深度越大压迫丝网变形的就越厉害，间接的减小丝网间距，印刷的浆料变会变薄，反之印刷的浆料就会变厚。刮刀深度下降多少同时决定我们的实际压力的大小，在其他条件不变的情况下，刮刀深度越下实际压力越大。Pressure（设定压力）：印刷时印刷头在丝网上所加的压力。印刷时刮条在网版上所加的压力，压力的大小决定印刷浆料的厚薄；压力越大印刷的越薄。实际压力与设定压力相接近表示丝网间距、刮刀深度调整比较合理（实际压力比设定压力大5牛以内）Printing speed（印刷速度）：印刷时刮条在丝网上的印刷速度。速度越快印刷的浆料越厚，反之，印刷的越薄，速度还会影响印刷栅线的高宽度。常见异常情况：工序故障表现诊断措施印刷外观铝珠印刷过厚降低印刷厚度，调整印刷参数-提高印刷压力、降低速度以及丝网间距铝疱印刷过薄增大印刷厚度，调整印刷参数-降低印刷压力、增大速度以及丝网间距印刷不均匀网版有破损/褶皱修补或者更换网版刮刀破损更换刮刀浆料不均匀更换另一个批次的浆料烧结热量不均匀抽风过大需请设备人员进行相应调整解决加热管热量不均匀绒面过大前道清洗间控制绒面大小弯曲铝背场过厚降低印刷厚度，调整印刷参数-提高印刷压力、降低速度以及丝网间距浆料使用不当更换抗弯曲浆料片子偏薄控制印刷重量；更换抗弯曲浆料；清洗间在满足表面干净的情况下控制减薄量刮条印刮刀翘曲/缺口重新安装刮刀或者更换新刮刀虚印参数不合理调整参数，适当抬高网版，加大刮刀深度刮条不平整更换刮刀网版本身张力不均匀更换网版设备原因请求设备支援部分区域过厚或者过薄甚至缺印网版本身不均匀或者更换网版刮刀翘曲或者破损重新安装刮刀或者更换新刮刀硅片本身厚度不均匀调整印刷参数-提高印刷压力、降低速度以及丝网间距或者不安排此类片子生产印刷台面或者网板支架有高低需请设备人员进行相应调整解决印刷头在印刷行进过程中压力或者速度不均匀背电极翘起背电极印刷重量过重，电极过厚降低背电极印刷重量电性能RS偏大，ISC偏低正面线条高宽比偏低提高高宽比，调整印刷参数-降低印刷压力、提高速度以及丝网间距非印刷原因寻其它工序以及材料问题进行相应解决ISC偏低，UOC偏低背面铝背场偏薄增大铝背场印刷厚度，调整印刷参数-降低印刷压力、增大速度以及丝网间距增大烧结热量，提高烧结温度或者降低烧结带速非印刷原因寻其它工序以及材料问题进行相应解决RSH偏低网版漏浆修补或者更换网版非印刷原因寻其它工序以及材料问题进行相应解决烧结：工艺目的：使银浆，银铝浆和硅片形成良好的欧姆接触。欧姆接触：欧姆接触是半导体与金属接触时没有形成整流接触，欧姆接触具有线性和对称的V-I特性，且接触处的电阻远小于材料体电阻的一种接触。因此当电流通过时，良好的欧姆接触处应不会产生显著的压降和功耗。工艺原理：电极金属材料和半导体单晶硅在温度达到电极材料的熔点或共晶温度时，单晶硅原子按相图以一定的比例量溶入到熔融的合金电极材料中去，若系统开始冷却，这时原先溶入到熔融到电极金属材料中的硅原子，重新以固态形式结晶出来，也就是在金属和晶体接触界面上生长出一层新的晶体层再结结晶，如果再结晶层内含有足够量与原先晶体材料内导电类型异型的杂技成份，这就获得了用合金法工艺形成P-N结。工艺过程：烘干-升温-烧结-降温恢复生产确认：停产以及设备维护后恢复生产前（或者是生产有特殊要求的电池片），工艺人员首先要调出与生产相对应的烧结工艺文件，然后调整预热区4个温区的温度，烧结区6个温区的温度以及履带传送速度，再试做点少量片子，确认烧结状态OK后才能开始正常的连续生产，在随后的一段时间内要监控烧结状态是否稳定，并且要随时保存调整后最新的工艺文件参数。温度调整：小幅度调整温度可在生产过程中直接调整，大幅度调整温度必须等待烧结炉清空后再作调整。常见异常情况：工序故障表现诊断措施烧结电性能RS偏大烧结热量不足增大烧结热量-提高烧结温度或者是降低烧结速度RSH偏小烧结热量过多减少烧结热量-降低烧结温度或者提高烧结速度 外观油污抽风偏小设备人员调整抽风大小意外停机，降温，履带停止通知设备人员检查。炉中冷却区的电池片不受影响（铝背场的颜色正常，电性能正常的）；其他剩余的（铝背场的颜色偏白）片子，背场完整的直接重新烧结，有背场脱落的将之去除后重新印刷烘干烧结。分类检测：工艺目的：将成品电池片按照一定的分档条件分选为多个档次。工艺原理：系统通过模拟AM（AIR MASS）（太阳辐射）1.5（光谱）1000W/CM2（光强）太阳光脉冲照射PV电池表面产生光电流，光电流流过可编程模拟负载，在负载两端产生电压，负载装置将采样到的电流、电压传送给SCLOAD计算，得到IV曲线及其它指标，并根据实际光强和温度对它们进行修正。SCLOAD根据测试结果，按照给定的分类规则分类，将分类结果传送给分检系统，分检系统将已分类的电池放到相应档次的电池盒内。测试参数：E：测试光强，分类检测测试标准光强为1000W/M2，测试光强范围为100030W/M2，超出1050W/M2或低于950W/M2测试光强范围都必须通知质量部人员、设备对光强进行校准，等满足测试条件后再进行测试。T：环境温度，分类检测测试标准温度为25度，测试温度范围为252度，超出或低于测试温度范围都必须停止测试，通知设备、工艺、设施进行调整，等满足测试条件后再进行测试。温度越高，开路电压越低，短路电流略高，效率越低；温度越低，开路电压越高，短路电流略低，效率越高。（温度的变化直接影响短路电流，变化趋势相同，而与开压及效率相反）PMPP：最大输出功率，太阳能电池的工作电压和电流是随负载电阻而变化的，将不同阻值所对应的工作电压和电流值做成曲线就得到太阳能电池的伏安特性曲线。如果选择的负载电阻值能使输出电压和电流的乘积最大，即可获得最大输出功率，用符号PM表示。此时的工作电压和工作电流称为最佳（大）工作电压和最佳（大）工作电流，分别用符号UM和IM表示PMPP-IMPP*UMPP。UOC：开路电压，即将太阳能电池置于标准光源下，在两端开路时，太阳能电池的输出电压值。 影响因素： 原材料质量，扩散洁净度，体电阻率，并联电阻，背电场印刷质量，扩散方块电阻反向漏电， 损伤层去除情况，硅片厚度ISC：短路电流，将太阳能电池置于标准光源的照射下，在输出端短路时，流过太阳能电池两端的电流。 影响因素： 绒面大小，扩散方块电阻，体电阻率，并联电阻，背电场印刷质量，串联电阻，减反膜减反效果以及H钝化效果。FF：填充因子，FF是衡量太阳能电池输出特性的重要指标，是代表太阳能电池在带最佳负载时，能输出的最大功率的特性，其值越大表示太阳能电池的输出功率越大。FF=（IMPP*UMPP）/（ISC*UOC）影响因素：并联电阻，串联电阻，品质因子0.1SUN（PN结），反向漏电RS：串联电阻此部分组成：测试探针和电极之间的接触电阻，探针的分布情况电极本身的体电阻（高宽比，栅线数量和间距），浆料电阻率电极和硅材料的欧姆接触电阻扩散层方块电阻基底硅片本身的体电阻率RSH：并联电阻。 影响因素：上下表面绝缘情况（刻蚀），正面电极烧结情况，漏电情况。 如图串联电阻和并联电阻对测试曲线的影响：EFF：转换效率，是指电池输出功率和输入功率之比。EFF-（IMPP*UMPP）/（E*S）IAP：定点电流，表示电压在0.5V时所产生的电流值。IREV1：反向电流1，加反向电压10伏的时候的反向电流，一般1。IREV2：反向电流2，加反向电压12伏的时候的反向电流，一般0.625.05-72077-791未扩散0.0008710 0.0690030 0.0404800 8.4983850 582.7545300 2.356023E-0512.2389300 0.0003230 0.0078080 0.0000000 8.6403340 2718.2181300 4.608240E-0612.2544170 0.0000780 0.0079930 0.0000000 5.0325090 2000.0172000 8.365374E-0712.1966760 部分没有扩散到0.6214840 2.0793030 0.0423370 87.1599660 56.3557070 0.0490150.1791130 0.6228720 2.1389560 0.0406430 82.0149000 55.4659070 0.0497360.1750430 0.6194220 2.2139900 0.0427950 75.3408430 53.8855450 0.0497360.2160090 0.6166670 2.1780570 0.0392200 39.0558890 55.0659190 0.0497790.3011860 0.6198340 2.2087340 0.0397780 26.5178600 54.2781770 0.0500130.5289880 0.6224250 2.1117260 0.0361370 131.8230700 56.9593150 0.0503880.1132000 KUTTLER下料放反0.0001570 0.0000000 0.0022790 13.4885500 0.0000000 3.350717E-0612.2731910 0.0001570 0.0000000 0.0006510 5.7561760 0.0000000 3.134958E-0612.2792110 KUTTLER上料/刻蚀/PECVD放反0.6135290 0.8986040 0.2785280 14.2668990 40.3862860 0.01476012.2746960 0.6113180 1.4191010 0.1315090 13.1389790 44.8726780 0.02580611.6472310 0.5491070 0.6582280 -2.2685760 5.7508030 29.8211130 0.00725412.1821180 0.6124160 1.2220100 0.1632080 10.1774760 45.9170780 0.02312812.1821180 无铝背场0.5894440 1.1528260 0.3503700 49.0182720 29.8917450 0.0136710.6291710 0.5843300 0.8415180 -2.3308010 147.2669200 29.4750900 0.0097550.1021840 背面镀膜0.5877770 3.9331820 0.0961740 11.5552860 33.7679370 0.0525411.4613990 0.5872990 4.0429650 0.0907090 11.8142500 34.9105790 0.0557901.3131430 0.5624060 0.5262800 -6.0800450 44.1521000 23.7871510 0.0047390.7331430 疑似黑心(2次烧结无效)0.6182540 2.4313720 0.1072410 108.1057300 37.0657330 0.0375000.1510200 0.6189940 2.9726660 0.0326650 77.8348010 59.2029160 0.0733190.2580320 0.6230840 3.3856970 0.0316810 71.0987780 59.1607160 0.0839980.3370720 0.5974900 4.4551960 0.0039450 118.7415000 76.9927140 0.1379390.1525900 0.5974970 4.5410120 0.0036070 41.9756970 75.5375670 0.1379400.8103920 0.5961220 4.4938420 0.0034330 76.5073240 76.5073240 0.1379420.5316890 N型片0.4144300 3.9831670 0.0006430 0.1113770 34.8867160 0.0387612.1821180 0.4247740 3.9802980 0.0019920 0.1113770 35.5250710 0.04042512.1821180 0.5771100 5.3397360 0.0067600 0.1455600 40.8081150 0.08122112.1807020 0.5765820 5.3038430 0.0069980 0.1119690 42.3379420 0.08362312.1807020 0.5934160 5.3025070