晶体硅太阳能电池工艺讲解

1、晶体硅太阳能电池工艺讲解一） wafer inspection检查内容：wafer lifetime的（电阻率，电阻系数=resistivity=RS/L， 13cmspec), crack，chipping（碎屑）二）硅片清洗制绒清洗目的: 除去硅片表面上的油脂,金属离子和尘埃等。制绒目的：除去硅片表面上的切割损伤层，获得粗糙的绒面来减少反射，并增加长波长光在硅片内的传输路径（陷光原理-light trapping），获得适合扩散和制造P-N结的硅表面。多晶硅制绒工艺流程（酸制绒 水洗 碱洗 水洗，酸洗 烘干）1） 酸制绒（HNO3，HF）：硅表面形成一层薄绒面状第一步：硅氧化Si + 4H

2、NO3 = SiO2 + 4NO2 + 2H2O (慢)Si + 4HNO3 = SiO2 + 2NO + 2H2O (慢)2NO2 + H2O = HNO2 + HNO3 + H2O (快)NO + 4HNO3 + H2O = 6HNO2 (快)Si + 4HNO2 = SiO2 + 4NO + 2H2O (快)第二部：SiO2溶解（腐蚀成绒面的H2SiF6）SiO2+4HF=SiF4+2H2OSiF4+2HF=H2SiF6即：SiO2 + 6HF = H2SiF6 + 2H2O2） 水洗3） 碱洗（KOH）：除去多孔硅，同时中和掉硅表面残余的酸Si + 2KOH + H2O = K2SiO

3、3 + 2H2, 2H+ + OH- = H2O水洗，酸洗（HCL, HF）HF: 除去在清洗过程中形成的很薄的SiO2层。SiO2 + 6HF = H2SiF6 + 2H2OHCl：1）除去硅表面金属杂质。 2）Cl离子可和铂-Pt，铜，金，汞，镉-Cd离子形成溶于水的络合物。*减薄量（thickness reduction）= 制绒前重量 制绒后重量（与溶液的浓度，反应温度，滚轮速度有关）4） 烘干三）扩撒扩撒目的：在硅表面上扩散进一层薄磷，以形成n-型半导体。化学反应：5POCl3 = 3PCl5 + P2O5(6OO°C)*PCl5不易分解，并对硅片有腐蚀作用。4PCl5+

4、5O2 = 2P2O5 + 10Cl2 即：4POCl3 + 3O2 = 2P2O5 + 6Cl2 磷还原: 2P2O5 +5Si = 5SiO2 + 4P *三氯氧磷POCl3：无色透明，有刺激性气味的剧液体。沸点107度，容易爆炸。不纯的三氯氧磷呈现红黄色。 扩散工艺流程（预氧化 预沉积 再分布 - 测试） 预氧化：在扩散面上生成一层氧化层（SiO2）。降低表面浓度，减少死层（少子少的层）预沉积：将磷先沉积到氧化层。再沉积：把氧化层的磷扩散到下面的硅内。测试： 测试方块电阻R（方块扩散层电阻），少子寿命（WT-1200-微波光电导衰减法）。*dead layer(死层): 对于n/p常规硅

5、太阳能电池的发射区一般是通过P扩散形成的浅结区域，由于在扩散区P处于晶格间隙位置，容易引起晶格畸变，而且由于P与Si的原子半径不匹配，也容易出现失配，因此该区域活性比较大，容易吸引杂质，会成为少数载流子的复合中心，从而降低少子寿命，一般把发射结深做的浅一点0.1um可以避免这种现象，但是这样会增大串联电阻。死层的存在是无法避免的，只能通过一定的工艺减少死层的产生，透氧化层P扩散是方法之一（先形成氧化层，再进行P扩散）。少子寿命：对于p型硅片，少子就是电子，所谓少子寿命就是当一定波长的光照射硅片后，硅片内就会出现电子-空穴对的分离，作为少数载流子的电子由于数量较少，在扩散过程中就会逐渐被复合掉，

6、从产生到复合的时间即为少子寿命，一般单位为us（微秒）。少子寿命越短，该半导体太阳能电池效率越低。四）PGS:蚀刻(干法-plasma，CF4，湿法蚀刻，类似于texturing SiO2的HF腐蚀)目的1：在扩撒过程中，硅片的外围表面都变成了n-型导电层。蚀刻硅片边缘的n-型导电层，使得硅片前表面和背表面n-型层隔断，防止电池正负极短路。目的2：除去扩散过程中产生的PSG(磷硅玻璃)。 蚀刻工艺流程：槽号123456溶液HFHF，HNO3H2ONaOHH2OHF,HNO3作用去除PSG-同制绒的SiO2ETCING,抛光清洗去除多孔硅-同制绒的KOH清洗去除金属杂质温度常温4常温20常温常温

7、五）PECVD (蓝色氮化硅薄膜-减反射膜沉积)目的1：减少光的反射，增强光的强度，提高电池效率。目的2：对硅表面起钝化作用。同时，致密的氮化硅不透潮气，具有极低的氧化速率，防止划伤。 原理：SiH4 + NH3(等离子辉光放电，N2) SiNx：H + H2 PECVD工艺流程：六）丝印目的1：在硅片正面印刷正电极Ag。目的2: 在硅片背面印刷背电极Al。丝印工艺流程：七）烧结目的1：烘干电极金属浆。目的2：完成金属与硅片的合金化，形成欧姆接触（金属与半导体接触）。烧结工艺流程：1) 挥发金属浆料中的添加剂（前三个区）2) 在背面形成铝硅合金和铝银合金，以制作良好的背接触（中间三个区。铝硅合

8、金是对硅表面进行P掺杂过程（Al元素的P型掺杂），需要温度达到铝硅共熔点577°以上。）3) 在正面形成银硅合金，形成良好的遮光和接触。 Ag浆料中的玻璃添加剂在700°时，烧穿（firing）SiNx膜，使得Ag金属接触硅表面，在银桂共熔点760°以上进行合金化。七）SORTING 目的：在太阳光siulator照射下，测得I-U特性曲线。 参数：短路电流：Isc开路电压：Uoc最大电流：Impp最大电压：Umpp最大功率: Pmpp串联电阻: RS并联电阻: Rsh填充因子: FF= Pmpp/ Uoc * Isc转换效率: EFF= Uoc * Isc /光能*FF太阳能电池组件制作工艺1) 电池片检验: 在太阳光simulator照射下,创造10100点电流-电压值, 完成I-U特性曲线。2）电池片焊接成串3）组件铺层 把串联电池片放置在铺有一层密封薄膜的板上，然后把另一层密封薄膜和一片TPT覆盖其上。4）层压 串联焊接的电池片在150，真空下，被密封在一块玻璃和TPT之间。在层压过程中，各层区的温度要均匀。层压后，在设定的压力下，在冷却箱内冷却。设定的压力江保证更佳的边缘密封作用。5）组件装框 防腐蚀的铝合金边框。6）组件测试 在太阳光simulator