单晶硅太阳电池工艺ppt课件

1、P型单晶硅太阳电池型单晶硅太阳电池工艺工艺目录Test wafersTexturingCleaning before diffusionDiffusionEdge isolation and remove PSGPECVD Screen printing and firingSE solar cells introduce来料检验n 如今有的电池消费公司会有这道消费工序，由于优质硅片在市场上经常处于“有价无市的形状，缺货严重，许多硅片制造商经常会用硅棒的“头尾料来以次充好，卖给下游电池制造商，所以加上这道工序用来检验硅片的质量。n 此道工序主要检验硅片的厚度、少子寿命、外表平整度、能否有微裂纹

2、、电阻率、外表油污等，同时具有插片功能，可将硅片插入25片一盒的晶片盒中。我所知的设备供应商是韩国的fortix公司。这种设备插片速度不是很快，所以平常也只是用来做抽查检验，大部分硅片还是手工插入晶片盒流入下一工序。texturing显微镜下的绒面构造图 国内普通采用深圳捷佳创in-line制绒机。我所见的该厂家的制绒机有单槽产200、300和400片三种，制绒槽的资料有PVC树脂和不锈钢两种。工艺条件视硅片外表质量而定，以200片一槽不锈钢材质的设备为例，硅片外表油污较少易于制出绒面，碱浓度可在0.8-1.2%之间，醇添加6-10升即可，硅酸钠500克。反响时间18-25分钟，反响温度80-

3、82度。假设外表较脏，工艺的变数就很大了，反响时间普通是延伸至40分钟，同时加大碱浓度，甚至在制绒前采用高浓度碱液腐蚀的“粗抛工艺。由于受原资料影响较大，所以制绒工艺很不稳定，需求很有阅历的工艺人员在场控制。制绒工艺所用的化学辅料如今普遍是NaOH,异丙醇和硅酸钠。有个别公司不用硅酸钠。texturing分散前清洗n制绒后会进展分散制结，在分散前要进展酸洗，洗去硅片外表附着的金属离子。主要采用盐酸溶液，清洗机普通采用捷佳创和北京七星华创的。清洗作业还要用到HF溶液，洗去硅片外表上的薄氧化层。硅片经过两种酸液的清洗顺序没有严厉要求，普通是先经过HCl，再经过HF。diffusiondiffusi

4、on 分散的主要目的是制造PN结，在掺硼的P型硅片上用三氯氧磷进展分散。三氯氧磷磷源呈液态，放在分散炉后面，普通源温为18-25度，经过载气N2传进分散炉体。三氯氧磷与氧气在炉内反响生成磷分散进硅片外表下0.3-0.5um，同时通维护N2，调理气流，保证分散结的均匀性。 目前大多数厂商采用中电48所和北京七星华创的国产分散炉，国产炉分散的均匀性不好，气流量大，炉口密封性不好，常有绿色的偏磷酸生成。国外Centrotherm公司消费的分散炉也有少数公司采用，效果很好，缺陷是编辑新分散工艺不方便，要求工艺人员会计算机编程言语才干编写工艺程序。 以下是我编写的一个分散工艺recipe,采用了小气流量

5、分散工艺。 step Time Temperature N2 flow O2 flow source gas 1 loading 152 stability 860 10slm3 oxidation 8min 860 15slm 2slm4 first diffusion 15min 860 18 1 0.8slm5 drive in 10 860 18 0.56 second diffusion 10 860 18 1 0.87 cool down 至810 258 unload 15 diffusion左图为四探针测方阻，右图为少子寿命测试仪Edge isolation and remov

6、e PSGn 分散后，我们只希望硅片上面存在PN结，可是分散后的硅片在侧面也存在PN结，侧面的N型区是不需求的，由于它是导致废品电池反向漏电的一个缘由，所以要去掉侧边的N型区。过去采用的方法是等离子刻蚀，将硅片上下外表用夹具挡住，只留出侧边放入等离子刻蚀机进展干刻，刻蚀气体为CF4和O2,比例10:1即可。刻蚀后，用冷热探针接触硅片边缘，显示“P即可，或用万用表的触笔测试边缘，电阻大于5000欧亦可。现今一些大公司引进了德国的RENA湿法刻蚀设备，使硅片在滚轮上漂浮经过硝酸、硫酸、氢氟酸的混合溶液，利用“虹吸原理使硅片边缘吸入酸液腐蚀掉N型区，同时硅片反面的绒面构造被腐蚀平整。大规模消费后证明

7、，湿法刻蚀相对于干法刻蚀，将电池效率提高了0.15-0.2%。n 等离子刻蚀后会进展去“磷硅玻璃清洗，由于分散后，硅片外表会生长一层含磷的二氧化硅层，称为“磷硅玻璃。清洗溶液为HF溶液，浓度在5%左右。RENA设备整合了去磷硅玻璃这一步，边缘腐蚀后，硅片会漂到HF溶液中。n 这里顺便提一下，国外的公司进展边缘刻蚀采用了激光刻蚀，用激光将硅片边缘切除到达去N型区的目的，这一步在做成废品电池后进展，激光器加在了烧结炉和Berger测试仪之间后面会提及。国内也尝试过这种方法，但是激光刻蚀国内公司运用总是不稳定，所以很少有公司添加了这种设备，拥有这种设备的公司普通只是在等离子刻蚀不完全时加上激光刻蚀，

8、防止反向漏电大景象。Edge isolation and remove PSGPECVD镀膜的原理置信大家都很清楚，单晶硅电池镀膜的主要作用是减反射和钝化硅片外表悬挂键。国内厂商所用的镀膜设备主要有两种，Roth&Rau公司的板式镀膜机和Centrotherm的管式镀膜机。此外，中电48所采用自主制造的管式镀膜机，南京中电采用了ATON 的PVD镀膜。后面附上了板式PECVD设备的一些图片，很遗憾没有管式设备的全貌图,右边小角是管式设备镀膜装硅片所用的石墨舟。商业化消费单晶硅电池镀膜主要是镀单层氮化硅，厚度控制在75-80nm,折射率在2.0-2.1之间。在线检测设备为椭偏仪。PECVD板式P

9、ECVDPECVDn 镀膜的工艺气体只需硅烷和氨气，板式镀膜采用MW generator,激发频率较大，所以氨气用量较小，管式设备采用HF高频 generator,频率不超越13.56MHz,氨气难电离，所以氨气耗费量很大。板式设备氨气与硅烷的比例对电池的效率影响较大，以效率为17%的P型单晶硅电池为例，氨气与硅烷的比例普通控制在2.3：1左右，总气流量为2500sccm,普通来说，在一定范围内，硅烷量多一些，钝化效果更好些。管式设备氨气量耗费大致在每batch 100L左右，流量为5L/min,硅烷流量450-550sccm即可。反响温度在400-450度，功率2600-3000W，不同公司

10、的工艺参数会有些许不同。实践的镀膜效果来看，管式设备做出的电池效率比板式的高0.2-0.3%，多晶硅电池采用这两种设备镀膜，做出的电池效率差距更明显。从QE谱图上看，管式设备做出的电池短波呼应更高一些。Screen printing and firingn 镀膜后做金属电极的方法很多，国内厂商商业化消费大多采用AMAT Baccini的丝网印刷设备。将金属浆料经过不锈钢网版印到硅片上，反面主要印背电极和背场，烘箱烘干后翻片，再在上外表印正电极，经过烧结工艺使正面金属浆料穿透氮化硅膜与硅片外表构成欧姆接触。n左图为软件工艺参数更改界面，常被更改的是以下四个参数。nsnap-off称为丝网间距，d

11、own-stop称为刮板高度，pressure是印刷压力，printing speed是印刷速度。n修正OFFSETS框内的X，Y，Theta值可以保证在硅片上印刷图形的准确。n 丝网印刷设备组成部分较多，详细引见起来非常繁琐，如有兴趣可共同研讨，这里不做更详细的引见了。firingn烧结是丝网印刷后电池制造的最后一道工序，国内消费商采用的烧结炉主要来自三个厂商，Centrotherm,BTU和Despatch.firingn以Centrotherm烧结炉为例，以下是它的一个典型的工艺参数配置nHTO：烘干区 n350 380 400度nFF：快速烧结区n450 500 550 625 820 840度，前四个区烧结背电极和铝背场，后两个区烧结正电极银电极。n传送带的速度为5000mm/minn电池方块电阻为47ohm/方块n快速烧结区采用红外灯管加热，详细款式请见以下图。IR lampn丝网印刷到测试整个过程详细的工艺流程如下：n1.印背电极，资料为银铝浆或银浆n烘干n2.印背电场，资料为铝浆，烧结后会用铝进入硅片反面，构成P+-P构造，拉大了内电势，提高了开路电压，同时兼有背部铝吸杂的作用。n烘干n3.翻片，印正电极，资料为银浆n4.烧结n5.Berger测试电池片性能参数n主要参数为Isc,Vo