多晶硅太阳能电池生产工艺

太阳能电池光电转换原理主要是利用太阳光射入太阳能电池后产生电子电洞对 利用 P N 接面的电场将电子电洞对分离 利用上下电极将这些电子电洞引出 从而产生电流 整 个生产流程以多晶硅切片为原料 制成多晶硅太阳能电池芯片 处理工艺主要有多晶硅切 片清洗 磷扩散 氧化层去除 抗反射膜沉积 电极网印 烧结 镭射切割 测试分类包 装等 生产工艺主要分为以下过程 表面处理 多晶硅片清洗 制绒 与单晶硅绒面制备采用碱液和异丙醇腐蚀工艺不同 多晶硅绒面制备采用氢氟酸和硝 酸配成的腐蚀液对多晶硅体表面进行腐蚀 一定浓度的强酸液对硅表面进行晶体的各相异 性腐蚀 使得硅表面成为无数个小 金字塔 组成的凹凸表面 也就是所谓的 绒面 以 增加了光的反射吸收 提高电池的短路电流和转换效率 从电镜的检测结果看 小 金字 塔 的底边平均约为 10um 主要反应式为 322 34HNO4NO 3SiO 2H OSi 氢氟酸 2262 SiO62H OHFH SiF 这个过程在硅片表面形成一层均匀的反射层 制绒 作为制备 P N 结衬底 处理后 对硅片进行碱洗 酸洗 纯水洗 此过程在封闭的酸蚀刻机中进行 碱洗是为了清洗掉硅 片未完全反应的表面腐蚀层 因为混酸中 HF 比例不能太高 否则腐蚀速度会比较慢 其 反应式为 之后再经过酸洗中和表面的碱液 使表面的 2232 SiO 2KOHK SiO H O 杂质清理干净 形成纯净的绒面多晶硅片 酸蚀刻机内设置了一定数量的清洗槽 各股废液及废水均能单独收集 此过程中的废 酸液 L1 主要成分为废硝酸 氢氟酸和 H2SiF6 废碱液 L2 主要成分为废 KOH K2SiO3 废酸液 L3 主要成分为废氢氟酸以及盐酸 均能单独收集 酸碱洗后均 由少量纯水洗涤 纯水预洗废液 S1 S2 S3 和两级纯水漂洗废水 W1 收集后排入厂 区污水预处理设施 处理达标后通过专管接入清流县市政污水管网 此过程中使用的硝酸 氢氟酸均有一定的挥发性 产生的酸性废气 G1 1 G1 2 经 设备出气口进管道收集系统 经厂房顶的碱水喷淋系统处理达标后排放 G1 2与后序 PECVD 工序产生的 G5 硅烃 氨气 合并收集后经过两级水吸收处理后经排气筒排放 磷扩散 此过程是使气体沉积在硅片表面 再利用高温制造出晶硅片 P N 接面所需的 N 层 将 硅片放入扩散炉管 通以氮气 氧气和 POCl3气体 高温 电加热 下分解 在硅片表面 形成较稳定的 P N 结 磷扩散中通氮气的目的 使三氯氧磷有效导入至硅芯片上 以减少 三氯氧磷之消耗 其扩散原理可用下式表示 32252 4POCl3O2P O 6Cl 252 2P O 5Si5SiO 4P 反应过程中 Si 和 O2足量与 POCl3反应生成 P 后附着于芯片上 过程中反应温度为 800 900 磷原子通过扩散进入硅片 反应过程中 Si 和 O2均过量 POCl3完全反应 反应过程中 有废气 Cl2 G2 以及 P2O5烟气产生 由专管收集 与表面处理工序产生的 G1 1 G1 2一起 经厂房顶的碱水喷淋系统处理达标后排放 等离子刻蚀 边缘刻蚀 在扩散时 硅片的正面和周边都形成了 P N 结 为了减少漏电流 提高效率 要把硅 片周边的 p n 结刻蚀掉 四氟化碳为惰性气体 在高频电场的作用下与硅反应形成四氟化 硅 这样就把周边的 P N 结刻蚀掉 刻蚀在专门刻蚀机内进行 将硅片边角刻蚀 以便电 路板的连通 刻蚀后的 CF4 SiF4 G3 废气抽出排放 工艺过程工艺过程 技术规格 四面边缘均匀刻透 边缘 PN 类型检测为 P 型 去磷硅玻璃 在扩散时 硅片的正面形成一层很薄的磷硅玻璃层 为使电池表面颜色均匀一致 正 反电极与电池形成良好的欧姆接触 利用 49 的氢氟酸和稀 HCl 混合在室温下把磷硅玻璃 腐蚀掉 反应式为 SiO2 6HF H2SiF6 2H2O 氢氟酸的作用是溶解二氧化硅 此过程有酸性废气 G4 漂洗废水 W2 废酸液 L4 主要成分为废氢氟酸 HCl 纯水预洗废水 S4 产生 废气中主要污染物为氟化物和 HCl 气体 酸性废水主要含氟化 装 片抽真空送反应气起 辉 卸片检测充 气 清洗制绒 扩散制结 等离子刻蚀 去磷硅玻璃清洗 检测分选 快速烧结 全自动丝网印刷 PECVD 镀膜 物 说明 纯水废液 S4 和漂洗废水 W2 收集后排入厂污水预处理设施 处理达标后通过 专管接入清流县市政污水管网 PECVD 镀膜 此过程采用 PEVCD 镀膜方式 利用高频电源辉光放电使气体电离 促进反应活性基团 的生成 从而降低沉积温度 PECVD 在 200 500 范围内可以成氮化硅薄膜 氮化硅膜 不仅仅有优良的光学性能如折射率接近太阳电池所需的最佳折射率 且有良好的绝缘性 致密性 稳定性和对杂质离子的掩蔽能力 沉积的氮化硅膜中含有大量的氢 能起到钝化 作用 尾气 G5 中的硅烷和空气接触后发生如下反应 SiH4 O2 空气 SiO2 H2O 以 SiO2粉尘的形式排放 另外 尾气中少量未反应的氨气经过两级水吸收处理后经排气筒排 放 工艺过程 技术规格 A 膜厚 80nm 对抛光片来说厚度 100nm 折射率 2 05 B 成膜均匀性 批内 5 批间 5 C 表观 深蓝色 色调均一性好 电极网印 烧结 电池背面二次印刷 正面一次印刷 共三次印刷 背面烘烤二次 正面烘干烧结一次 共三次 铝背场 指芯片的背面部分 主要功能为后续工艺流程的接触电极使用 是为了 提高电子寿命 提高效率 利用铝和硅形成失配位错 把硅片体内的缺陷吸收到铝背场上 来 正反面的栅线收集电子和空穴 形成负载电流 使用微电子检测设备 AOI 自动确认 方式 确保网印结果正确 烧结使芯片上的胶干燥 胶与芯片结合 本工序中在印刷和烘干过程中会有少量的有机气体产生 G6 有机废气经活性碳吸 附后排气筒排放 工艺过程 装 片进 舟抽真空 SiN 薄膜沉积起辉放电退 舟 通 气 上 料印刷背电极烘 干印刷背场 印刷正面栅极自动转面 烘 干 下 料 技术规格 A 背电极 Ag Al 浆料 0 05g B 背场 Al 浆料 1 6g C 正栅线 Ag 浆料 0 16g 宽度 次栅线 60 80um 主栅线 1 5mm D 金属电极遮光面积