光伏电池车间工艺流程.ppt

1、Solar Cell Production Process,Presented by Sufan Xu 2008.03.13 Shanghai,太阳能电池的基本结构,图1. 太阳能电池的结构,太阳能电池的基本结构,图2. 太阳能电池的核心PN结,太阳能电池的原理,P 型半导体,N 型半导体,太阳能电池的重要参数,Isc, Voc, Rs, Rsh, FF, Eff 衡量电池好坏的重要指标,图3. 标准IV 曲线,Saw damage etch /Texture/ Cleaning RENA InTex,POCl3-Diffusion (45-60 W/sq),Edge Isolation /

2、P-Glass etching RENA InOxSide (InOx),Screen printing of Ag-contacts,Screen printing of Al/Ag-pads,Screen printing of Al-contact,Firing of contacts,PECVD SiNx-deposition,太阳能电池的制作工序,Incoming wafer inspection,来料检验,1）检验来料的品种。 2）检验来料的外观，包括厚度，表面等。 3）检验来料的电学性能,包括电阻率，少子寿命等。 厚度：20040 um 表面：微裂纹等等 电阻率：0.5-6 少子

3、寿命：0.5-20us,去损伤层及制绒,图4. 捷佳创清洗机,去损伤层及制绒,图5. Rena InTex,去损伤层及制绒,制绒的三个要点,1）去除硅片表面的机械损伤层 2）清除表面氧化物和金属杂质 3）形成起伏不平的绒面，增加硅片对太阳光的吸收,制绒的光学原理,陷光原理：当光入射到一定角度的斜面，光会反射到另一角度的斜面，形成二次或者多次吸收，从而增加吸收率。,图6. 陷光原理,陷光原理,去损伤层及制绒,单晶硅片 碱性制绒（NaOH+IPA) 各向异性 降低反射率到12%-14% 单面减薄：9um,多晶硅片 酸性制绒 (HNO3+HF) 各向同性 降低反射率到24%-26% 单面减薄 4.5

4、um,扩散,图7. 48所扩散炉,扩散,图8. Centrotherm 扩散炉,扩散,1）三氯氧磷（POCl3）液态源扩散 Tempress, Centrotherm, 48所, 七星 2）喷涂磷酸水溶液后链式扩散 Despatch, Schmid链式扩散炉 目前大部分国内太阳能电池生产厂都使用的第一种方法,扩散的目的,扩散的方法,在晶体内部实现P型和N型半导体的接触，从而得到PN结,扩散,POCl3磷扩散原理,POCl3在高温下与氧气反应生成五氧化二磷（P2O5）和氯气（CL2)，其反应式如下： 生成的P2O5在扩散温度下与硅反应，生成二氧化硅（SiO2）和磷原子，其反应式如下：,扩散,制作

5、太阳电池的硅片是P型的，也就是说在制造硅片时，已经掺进了一定量的硼元素，使之成为P型的硅片。 高温下在石英管内通入磷源蒸汽(通源),在硅片周围包围着许许多多的磷的分子，因此磷原子能从四周进入硅片的表面层，并且通过硅原子之间的空隙向硅片内部渗透扩散。在有磷渗透的一面就形成了N型.,图9. POCl3 扩散装置示意图,扩散,工艺参数 杂质源的浓度 扩散温度 扩散时间,蓝色：30ohm/sq 红色：80ohm/sq,扩散,检验标准,扩散方块电阻控制在45-65/之间。 同一炉扩散方块电阻不均匀度10%，同一硅片扩散方块电阻不均匀度5%。 表面无明显蓝点，手印以及因其他原因引起的污染。,方块电阻的定义

6、,R= /t (/),湿法刻蚀+去磷硅玻璃,图10. 48所的刻蚀机,湿法刻蚀+去磷硅玻璃,图11. 捷佳创的后清洗机,湿法刻蚀+去磷硅玻璃,图12. RENA InOxSide,湿法刻蚀+去磷硅玻璃,图13. 扩散后的硅片,湿法刻蚀原理: 利用HNO3和HF的混合液体对硅片表面进行腐蚀,去除N型硅.,湿法刻蚀+去磷硅玻璃,湿法刻蚀： 背面与侧面（HNO3+HF+H2O) 产量大 刻蚀痕控制在1mm-2mm之内 四边绝缘电阻控制在500ohm之上,去磷硅玻璃： 去除表面的磷硅玻璃（HF) 稳定 洗掉部分发射区死层 影响PECVD后电池的外观,湿法刻蚀+去磷硅玻璃,工艺中容易产生的问题,刻蚀不足

7、：电池的并联电阻会下降。 过刻:正面金属栅线于P型硅接触,造成短路。,当硅片从氢氟酸中提起时，观察其表面是否脱水，如果脱水，则表明磷硅玻璃已去除干净；如果表面还沾有水珠，则表明磷硅玻璃未被去除干净（针对槽式机）。 当硅片从出料口流出时候，如果发现尾部有部分水珠，可以适当补些HF（针对RENA机）。,PECVD,图14. Roth &Rou的PECVD,PECVD,在太阳电池表面沉积深蓝色减反膜-SiN膜。其还具有卓越的抗氧化和绝缘性能，同时具有良好的阻挡钠离子、掩蔽金属和水蒸汽扩散的能力；它的化学稳定性也很好，除氢氟酸和热磷酸能缓慢腐蚀外，其它酸与它基本不起作用,PECVD,降低反射率 碱制绒

8、可以从13%降低到3%左右，酸制绒可以从24%降低到7.5%左右，基本减少到原来的三分之一。 表面钝化作用。 增加少子寿命，进而增加了Isc和Voc。 在表面形成一道膜，有助于在烧结中保护PN结。 在SiNx减反射膜中存在大量的H，在烧结过程中会钝化晶体内部悬挂键。,PECVD,等离子体增强化学气相沉积（PECVD）是借助于辉光放电等离子体使含有薄膜组成的气态物质发生化学反应，从而实现薄膜材料生长的一种技术.,性能指标 膜厚：755nm 折射率：2.050.05,PECVD的原理,工艺参数 衬底温度 射频功率 气体流量,PECVD,在左图中示出了四分之一波长减反射膜的原理。从第二个界面返回到第

9、一个界面的反射光与从第一个界面的反射光相位相差180度，所以前者在一定程度上抵消了后者。即n1d1=/4,空气或玻璃 n0=1 or 1.5,SiNx减反膜的最佳折射率n1为 1.9或2.3,硅 n2=3.87,图15. 减反射膜的原理,PECVD,图16.椭偏仪,丝网印刷,图17. Baccnni 的丝网印刷机,丝网印刷,图18. Despatch的烧结炉,丝网印刷,上料-第一道印刷-烘箱-第二道印刷-烘箱-烘箱-第三道印刷-烧结-下料 背电极印刷及烘干 浆料：Ag /Al浆 如Ferro 3398 背电场印刷及烘干 浆料：Al浆 如Analog paset-12 正面电极印刷 浆料：Ag浆

10、 如Dupont PV147,丝网印刷的工艺流程,丝网印刷,Al/Ag: 背电极，收集载流子 良好的欧姆接触和焊接性能， 长期附着性能很好 Al背场：形成背电场，降低硅铝 合金界面的复合 Ag: 前电极，收集电流 栅线间距，线宽，高宽比,丝网印刷,干燥硅片上的浆料，燃尽浆料的有机组分，使浆料和硅片 形成良好的欧姆接触,相对于铝浆烧结，银浆的烧结要重要很多，对电池片电性能影响主要表现在串联电阻和并联电阻，即FF的变化。 铝浆烧结的目的使浆料中的有机溶剂完全挥发，并形成完好的铝硅合金和铝层。局部的受热不均和散热不均可能会导致起包，严重的会起铝珠。 背面场经烧结后形成的铝硅合金，铝在硅中是作为P型掺杂，它可以减少金属与硅交接处的少子复合，从而提高开路电压和短路电流，改善