电池片工艺过程介绍.ppt

电池片工艺过程介绍报告人 徐永花日期 2012 10 15 1 2 晶体硅太阳能电池 单晶太阳能电池片 多晶太阳能电池片 多晶太阳能电池与单晶太阳能电池最大区别在于硅片 多晶硅片是许多硅晶粒的集合体 3 正面和背面的金属电极用来收集光激发的自由电子和空穴 对外输出电流 减反射薄膜的作用是减小入射太阳光的反射率 pn结的作用是将光激发的自由电子输送给n型硅 将自由空穴输送给p型硅 晶体硅太阳能电池片结构 4 太阳能电池工作原理 当太阳光照射到太阳电池片表面时 由于光生伏特效应 太阳电池的正面电极和背电极之间产生光生电压 用金属导线接上电灯 电器等负载 可为这些负载提供电流 5 晶体硅太阳能电池生产的工艺流程 ThicknessreductionTexturetestingRENAGermany SquareresistanceMinoritycarrierlifetimeTempressholland Checkitem ThicknessreductionEdgeresistanceSquareresistanceRENAGermany Checkitem EtaAppearanceBowmeasurementBACCINIItaly PrintingweightPrintingskewingsolderingstrengthBACCINI TPsolarItaly FilmthicknessRefractiveindexFilmcoloryCentrothermGermany Checkitem AppearanceLabelinformation 6 清洗制绒 在硅片的切割生产过程中会形成厚度达10微米左右的损伤层 且可能引入一些金属杂质和油污 如果损伤层去除不足 残余缺陷在后续的高温处理过程中向硅片深处继续延伸 会影响到太阳电池的性能 7 清洗的目的 1 清除硅片表面的机械损伤层 2 清除表面油污和金属杂质 3 形成起伏不平的绒面 减少太阳光的反射 清洗制绒 8 清洗制绒 单晶硅片的清洗采用碱液腐蚀的技术 碱液与硅反应生成可溶于水的化合物 同时在表面形成 金字塔 状的绒面结构 多晶硅片的清洗则采用酸液腐蚀技术 酸液与硅反应生成可溶于水的化合物 同时形成的绒面结构是不规则的半球型或蚯蚓状的 凹陷 9 清洗制绒 由于绒面结构的存在 入射光经绒面第一次反射后 反射光并非直接入射到空气中 而是遇到邻近绒面 经过绒面的第二次甚至第三次反射后 才入射到空气中 这样对入射光就有了多次利用 从而减少了反射率 10 清洗制绒 多晶硅片的酸腐蚀清洗机理 1 通常应用的硅的酸液腐蚀液包含氧化剂 如HNO3 和络合剂 如HF 两部分 2 一方面通过HNO3与硅的氧化作用在硅的表面生成SiO2 3 另一方面通过HF对SiO2的络和作用生成可溶性的络和物 单晶硅片的酸腐蚀清洗机理 1 通过NaOH与乙醇反应 在硅片上形成减反射结构 增强电池对光的吸收能力 11 清洗制绒 清洗制绒设备 12 扩散 磷扩散 13 扩散 磷扩散的目的 1 制备太阳电池的核心 pn结 2 吸除硅片内部的部分金属杂质 磷扩散的方法 1 POCl3液态源扩散 2 喷涂磷酸水溶液后的链式扩散 3 丝网印刷磷浆料后链式扩散 目前行业上普遍采用第一种方法 这种方法具有生产效率较高 得到的pn结均匀 平整和扩散表面良好等优点 非常合适制作大面积的太阳电池 14 扩散 POCl3液态源扩散原理 采用的扩散方式为POCl3管式扩散 即在高温的环境下 POCl3与氧气反应形成P2O5 P2O5与Si进行反应生成SiO2 P P在高温的环境下 以间隙或替换位的形式进入硅片表面 形成N型层 15 扩散 磷扩散设备 16 刻蚀 背面及周边 扩散后的硅片除了表面的一薄层n型硅外 在背面以及周边都有n型硅薄层 而晶体硅太阳电池实际只需要表面的n型硅 因此须去除背面及周边的n型硅薄层 17 刻蚀 背面及周边 刻蚀 背面及周边 的目的 1 去除背面及周边的PN结 2 去除表面的磷硅玻璃 PSG 磷硅玻璃是扩散过程中的反应物 是一层含磷原子的二氧化硅 3 吹干硅片刻蚀 背面及周边 的方法 1 酸液腐蚀 湿法刻蚀 HNO3 HF H2SO4 2 等离子体刻蚀 干法刻刻蚀 18 刻蚀 背面及周边 刻蚀 背面及周边 原理 利用滚轴 将硅片边缘和背面与反应液面接触 采用HNO3和HF与硅片反应 将背面和边缘多余的N型层去除 在通过HF和硅片正面磷硅玻璃反应 将磷硅玻璃去除1 HNO3 HNO2将硅氧化成SiO2 主要是HNO2将硅氧化 2 SiO2与HF反应 快反应 生成SiF4和水 快反应 SiF4又和水化合成氟硅酸进入溶液 3 H2SO4不参与反应 仅仅是增加氢离子浓度 加快反应 增加溶液黏度 增大溶液与PSG薄层间的界面张力 和溶液密度 19 刻蚀 背面及周边 湿法刻蚀设备 20 PECVD PECVD镀氮化硅 SiN 薄膜 太阳能电池表面氮化硅 SiN 薄膜 PECVD原理 借助射频使含有薄膜组成原子的气体电离 发生反应 在基片上沉积出所期望的薄膜 21 PECVD PECVD镀氮化硅 SiN 薄膜的目的 1 SiN薄膜作为减少反射膜可减小入射光的反射 2 在SiN薄膜的沉淀过程中 反应产物氢原子进入到SiN薄膜内以及硅片内 起到了钝化缺陷的作用 提高电池片的开路电压和短路电流 阻碍金属离子的渗透 氮化硅 SiN 薄膜的优点 1 优良的表面钝化效果 2 高效的光学减反射性能 厚度和折射匹配 3 低温工艺 有效降低成本 4 含氢SiHx H可以对Mc Si提供钝化 22 PECVD 入射光在SiN薄膜表面发生一次反射 在SiN薄膜和硅片界面发生第二次反射 通过适当选取SiN薄膜的厚度和折射率 可以使一次反射光和二次反射光相抵消 从而减少了反射 沉积SiN减反射膜后 硅片表面对入射光的平均反射率可进一步减少到5 左右 PECVD镀SiN薄膜 23 PECVD设备 PECVD 24 丝网烧结 丝网印刷与烧结 25 丝网烧结 丝网印刷原理 通过刮条挤压丝网弹性变形后 将浆料漏印在需印刷的材料的一种方式这是目前普通采用的一种电池工艺 26 丝网烧结 丝网印刷目的 1 印刷背面电极浆料 银铝 Ag Al 浆 并烘干 起导电作用 进行组件组装时方便焊接 2 印刷背面场浆料 铝浆 并烘干 收集电流 产生背表面场 3 印刷正面电极浆料 银浆 并烘干 形成栅线 收集光生载流子 烧结目的 1 燃尽浆料的有机组分 使浆料和硅片形成欧姆接触 将电流导出 27 丝网烧结 丝网烧结正面电极 丝网烧结背面电极 28 丝网烧结 丝网设备 烧结设备 29 分类检测 30 分类检测 等级分选 常见问题 缺角 缺失 划伤 漏浆 崩边 铝包 结点 弯曲 硅落 断删 粗删 多刻 毛边 虚印 偏移 污片 亮斑 跳色 碎片 品级分类 A B C DA 31 分类检测 颜色分类 浅蓝 蓝色 深蓝 浅蓝下限 浅蓝色 蓝色 深蓝 32 测试 档位测试 检测原理 本系统通过模拟AM AirMass 1 51000w m2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曲线及其他指标 并根据实际光强和温度对他们进行修正 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 分检系统将分类的电池放相应的电池盒里 检测目的 1 将电池片分组 方便包装 利于后期组件生产 2 可通过测试数据 分析发现制程中的问题 从而加以改善 33 分类检测 分类方式 34 分类检测 晶体硅太阳能电池的电流 电压特性 将太阳电池接上负载 在光照条件下 改变负载的电阻 太阳电池的输出电压V 输出电流I和输出功率P将随之变化 记录下V I P的变化情况 并将数据绘成曲线 将得到上图的曲线 称为太阳电池的电流 电压特性 35 分类检测 太阳电池的性能参数 1 短路电流Isc 负载的电阻为零时 太阳电池的输出电流 2 开路电压Voc 负载的电阻无穷大时 太阳电池的输出电压 3 最大功率点Pm 太阳能电池的最大输出功率 4 最大功率点电流Im 输出功率最大时 太阳电池的输出电流 5 最大功率点电压Vm 输出功率最大时 太阳电池的输出电压