2020太陽能電池原理及工藝中常見問題講義 (2)ppt課件

1、太陽能電池原理及工藝中常見問題太陽能電池原理及工藝中常見問題郭鵬2021年3月2日一一 電池構(gòu)造和任務(wù)原理電池構(gòu)造和任務(wù)原理二二 工藝原理和常見問題工藝原理和常見問題 Texture Diffusion PSG PECVD Printing Cofiring1. Texture 制造絨面，添制造絨面，添加光吸收加光吸收硅的原子構(gòu)造硅的原子構(gòu)造面心立方面心立方單晶單晶嚴(yán)厲長程有序根本無位錯，缺陷少，復(fù)合低特定濃度堿溶液：各向異性金字塔多晶多晶長程無序，短程有序大量位錯，有晶界、缺陷，復(fù)合嚴(yán)重酸溶液：各向同性小蚯蚓狀坑水分子對羥基的屏蔽作水分子對羥基的屏蔽作用用Si+NaOH=NaSiO3+H2S

2、i+4HNO3=SiO2+4NO2+2H2O slow2NO2+H2O=HNO2+HNO3Si+4HNO2=SiO2+4NO+2H2O fastSiO2+4HF=SiF4+2H2O3SiO2+18HF=3H2SiF6+6H2ONaOH: 1%IPA: 8% 緩沖、釋放H2NaSiO3: 減緩、成核 絨面對電池性能的影響絨面對電池性能的影響單晶：單晶：12%多晶：多晶：20%主要設(shè)備捷佳創(chuàng)瑞晶四十八所主要設(shè)備RenaSchimid庫特勒聚晶 單晶制絨酸洗工藝流程單晶制絨酸洗工藝流程超聲超聲清洗清洗DI溢流溢流粗粗拋拋DI溢流溢流制造制造絨面絨面DI溢流溢流DI噴淋噴淋氮氣氮氣烘干烘干HF酸洗酸洗

3、DI溢流溢流HCL酸洗酸洗DI溢流溢流DI噴淋噴淋DI噴淋噴淋溫度溫度: 80 ; NaOH: 1%IPA: 8% 緩沖、釋放緩沖、釋放H2NaSiO3: 減緩、成核減緩、成核添加劑時創(chuàng)、大遠(yuǎn)添加劑時創(chuàng)、大遠(yuǎn) 多晶制絨酸洗工藝流程多晶制絨酸洗工藝流程制造制造絨面絨面DI噴淋噴淋NaOH堿洗堿洗DI噴淋噴淋HF/HCL酸洗酸洗N2吹干吹干DI噴淋噴淋HNO3:35%HF:10% 33Si+4HNO3=3SiO2+4NO+2H2O3SiO2+18HF=3H2SiF6+6H2O18 5%中和多余的中和多余的HF和和HCL去除多孔硅去除多孔硅溫度 濃度 帶速 腐蝕量 絨面尺寸 反射率去除金屬離子去除金

4、屬離子 多晶制絨常見問題多晶制絨常見問題腐蝕量規(guī)范0.35-0.45腐蝕量后續(xù)影響處理措施太少不能去掉損傷層添加酸濃度或者降低帶速太大碎片添加；弓片出現(xiàn)；絨面過大反射率添加，Isc降低；絨面不均勻方阻不均勻，Ncell動搖較大；添加帶速，稀釋酸濃度2. HF過多片子偏暗，網(wǎng)紋較重； HNO3過多片子較亮，即所謂拋光； 網(wǎng)紋多且硅片發(fā)亮溶液比例失調(diào)，建議換液； 外表發(fā)黃堿槽濃度低，堿槽循環(huán)缺乏，噴淋口方向不對或噴淋口堵塞。2微米微米/min酸液激活！酸液激活！DI電阻率18MCM，否那么會引入雜質(zhì)，導(dǎo)致漏電添加；制絨后嚴(yán)禁裸手接觸硅片： a. 手指印，電池片降級； b. 引入鈉離子，分散進(jìn)入PN

5、結(jié)空間電荷區(qū)，添加漏電；單晶制絨問題 花籃印 拋光片 白斑 油污色斑 等等2. Diffusion 制造制造PN結(jié)，電結(jié)，電池的心臟池的心臟分散機(jī)制分散機(jī)制濃度梯度濃度梯度硅原子硅原子a替位式、替位式、填隙式填隙式Si+Si+4 4Si+4B+3Si+4N N型硅型硅Si+4Si+4P+5Si+4P P型硅型硅分散安裝分散安裝5253OP3PClC6005POCl化學(xué)反響機(jī)理化學(xué)反響機(jī)理2522510ClO2P2過量O5O4PCl252236ClO2POPOCl4P5SiO5SiO2P252分散模型分散模型菲克第一定律菲克第一定律菲克第二定律菲克第二定律邊境邊境條件條件DtxDttxNN4ex

6、p),(20當(dāng)雜質(zhì)原子總量恒定當(dāng)雜質(zhì)原子總量恒定(高斯函數(shù)分布高斯函數(shù)分布)當(dāng)外表濃度恒定當(dāng)外表濃度恒定(余誤差函數(shù)分布余誤差函數(shù)分布)DtxerfcNtxNs2),(摻硼p-typeSi Sub摻磷n-type方塊電阻方塊電阻就是外表為正方形的半導(dǎo)體薄層就是外表為正方形的半導(dǎo)體薄層在電流方向上在電流方向上 所呈現(xiàn)的電阻所呈現(xiàn)的電阻R=/ t， : N型層電阻率；t：為分散結(jié)深； =nq，n：N型層摻雜濃度； ：電子遷移率；q：電子帶電量；R=1/nqt；和外表濃度和結(jié)深成反比；VI四探針法四探針法50-60高方阻高方阻+密柵密柵+新漿新漿料料 分散常見問題分散常見問題方阻不均勻 四探針測試

7、爐口密封 排風(fēng)不穩(wěn) 尾氣管堵塞 源瓶溫度不穩(wěn)分散時氧氣量適中，少：腐蝕硅片；多：濃度上不去；分散后硅片外表發(fā)藍(lán) 硅片未甩干進(jìn)入分散爐 外表構(gòu)成氧化層經(jīng)常清洗石英舟和尾氣管，嚴(yán)禁裸手接觸硅片！磷源 熔點1.25，沸點105.3 0， 蒸汽壓高，揮發(fā)性強(qiáng)，蒸汽有毒。溫度高會爆 裂5. 三氯氧磷三氯氧磷正式稱號為氧氯化磷，又名磷酰氯。為無色透明發(fā)煙液體，有辛辣氣味。熔點2，沸點105.1，密度1.675kg/l。有強(qiáng)腐蝕性、毒性，不熄滅。三氯氧磷遇水或水蒸汽猛烈反響生成磷酸與氯化氫等有毒的腐蝕性煙霧，對皮膚、粘膜有刺激腐蝕作用。三氯氧磷可引起急性中毒，在短期內(nèi)吸入大量三氯氧磷蒸汽可引起上呼吸道刺激病

8、癥、咽喉炎、支氣管炎，嚴(yán)重者可發(fā)生喉頭水腫窒息、肺炎、肺水腫、紫紺、心力衰竭，亦可發(fā)生貧血、肝臟損害、蛋白尿?？诜妊趿卓梢鹣雷苽?，眼和皮膚接觸引起灼傷，長期低濃度接觸可引起口、眼及呼吸道刺激病癥。 裝源瓶：先開出氣閥，再開進(jìn)氣閥！否那么將引來源瓶爆炸！ 卸源瓶：先關(guān)進(jìn)氣閥，再關(guān)出氣閥！否那么將引來源瓶爆炸！3. PSG去除含磷的二氧化去除含磷的二氧化硅硅刻刻蝕蝕DI噴淋噴淋NaOH堿洗堿洗DI噴淋噴淋HF去去PSGN2吹干吹干DI噴淋噴淋HNO3,HF, H2SO4中和多余的酸中和多余的酸Rena工藝流程常用設(shè)備：Rena Schimid 庫特勒 聚晶與庫特勒設(shè)備對比：方阻變化較小

9、常見問題常見問題常見問題后續(xù)影響處理措施邊緣過刻PN結(jié)面積減小 Isc降低添加H2SO4濃度邊緣刻蝕缺乏漏電流添加，導(dǎo)致trash片產(chǎn)生添加酸濃度底部刻蝕過大片子變薄，弓片，低效稀釋酸濃度濕法刻蝕的優(yōu)濕法刻蝕的優(yōu)PN結(jié)面積添加結(jié)面積添加背場平整，添加開路電壓背場平整，添加開路電壓防止干法刻蝕中的硅片間摩擦，得到較高的并聯(lián)電阻防止干法刻蝕中的硅片間摩擦，得到較高的并聯(lián)電阻4. PECVD等離子加強(qiáng)型化學(xué)氣相堆等離子加強(qiáng)型化學(xué)氣相堆積積 SiNx物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)：構(gòu)造致密，硬度大能抵御堿金屬離子的侵蝕介電強(qiáng)度高耐濕性好耐普通的酸堿，除HF和熱H3PO4 Si/N比對SiNx薄膜性質(zhì)的影響電阻率隨

10、x添加而降低折射率n隨x添加而添加腐蝕速率隨密度添加而降低直接式：基片位于一個電極上，直接接觸等離子體。 管P40KHzcentrotherm、四十八所、捷佳創(chuàng)、大族間接式：基片不接觸激發(fā)電極。 板P2.45GKHzR&R、OTB)間接式間接式PECVD在微波激發(fā)等離子的設(shè)備里，等離子產(chǎn)在微波激發(fā)等離子的設(shè)備里，等離子產(chǎn)生在反響腔生在反響腔 之外，然后由石英管導(dǎo)入反響腔之外，然后由石英管導(dǎo)入反響腔中。在這種設(shè)備里中。在這種設(shè)備里 微波只激發(fā)微波只激發(fā)NH3，而，而SiH4直接進(jìn)直接進(jìn)入反響腔。入反響腔。對電池的影響對電池的影響 光學(xué)減反射光學(xué)減反射提高提高Isc 外表鈍化外表鈍化提高提高Uoc

11、 體鈍化體鈍化提高提高Uoc 低溫工藝低溫工藝減少高溫導(dǎo)致的少子壽命衰減；減少高溫導(dǎo)致的少子壽命衰減； 有效節(jié)約消費本錢；有效節(jié)約消費本錢； 管管P常見問題常見問題硅片偏離石墨舟：色差片硅片短接：空鍍石墨舟長期不清洗：邊緣發(fā)白，中間泛紅，色差較明顯石墨舟變形：出現(xiàn)明顯色差石墨舟電極未對準(zhǔn)：高頻放電報警壓力低：鍍膜不均，且顏色泛紅漏氣：鍍膜不均5. Printing&Cofiring燒燒結(jié)結(jié)正極正極銀漿銀漿背極背極銀漿銀漿/銀鋁漿銀鋁漿烘干烘干Oven/IR背場背場鋁漿鋁漿烘干烘干Oven/IR引出電流組件焊接引出電流組件焊接焊接焊接 搜集電流搜集電流 引引出電流出電流 高阻密柵高阻密柵漿料漿料

12、搜集電流搜集電流 吸雜吸雜 鋁背場鋁背場 經(jīng)經(jīng)過反射添加對光子的吸過反射添加對光子的吸收收 常見問題常見問題鋁漿污染鋁漿污染嚴(yán)禁二道器具用于三道印刷，堅持臺面嚴(yán)禁二道器具用于三道印刷，堅持臺面 和軌道清潔和軌道清潔2. 斷線、粗點、粘版、印不全斷線、粗點、粘版、印不全漿料運用前充分?jǐn)嚢?，漿料運用前充分?jǐn)嚢?，運用過程中嚴(yán)禁污染運用過程中嚴(yán)禁污染3. 虛印虛印漿料和柵線設(shè)計不匹配，可重新設(shè)計網(wǎng)版漿料和柵線設(shè)計不匹配，可重新設(shè)計網(wǎng)版4. 定期改換臺面紙定期改換臺面紙燒結(jié)曲線燒結(jié)曲線鋁鋁背背場場的的構(gòu)構(gòu)成成鋁背場的作用鋁背場的作用反面接觸，搜集電流反面接觸，搜集電流構(gòu)成構(gòu)成P+鋁背場，外表鈍化提高開路電壓鋁背場，外表鈍化提高開路電壓添加對光的反射添加對光的反射吸雜吸雜歐姆接觸的構(gòu)成歐姆接觸的構(gòu)成沒有整流效應(yīng)的金屬半導(dǎo)體接觸沒有整流效應(yīng)的金屬半導(dǎo)體接觸歐姆接觸構(gòu)成有如下幾個步驟： 1 有機(jī)物揮發(fā) 2 玻璃料在減反射膜外表聚集 3 玻璃料腐蝕穿過減反射膜 4 玻璃料經(jīng)過與Si發(fā)生氧化復(fù)原反響產(chǎn)生 腐蝕坑PbO+SiPb+SiO2 5 Ag晶粒在冷卻過程中于腐蝕坑處結(jié)晶Ag晶粒在腐蝕坑處結(jié)晶時與Si外表接觸的一側(cè)呈倒金字塔狀，而與玻璃料接觸的一側(cè)那么成圓形。常見問題常見問題燒穿 短路電流低，開路電壓降低很大燒結(jié)缺乏 短路電流低，開路電壓不變Thanks1、水分子的屏