太陽能電池工藝簡介ppt課件

1、太陽能電池晶硅簡介太陽能電池晶硅簡介1、晶硅太陽能電池及其原理；、晶硅太陽能電池及其原理；2、常規(guī)晶硅太陽能電池工藝；、常規(guī)晶硅太陽能電池工藝；3、新型晶硅太陽能電池工藝；、新型晶硅太陽能電池工藝；1、晶硅太陽能電池及其原理、晶硅太陽能電池及其原理 吸收光子，產(chǎn)生電子空穴對。吸收光子，產(chǎn)生電子空穴對。 電子空穴對被內(nèi)建電場分離，在電子空穴對被內(nèi)建電場分離，在PN結(jié)兩端產(chǎn)生電勢。結(jié)兩端產(chǎn)生電勢。 將將PN結(jié)用導(dǎo)線連接，形成電流。結(jié)用導(dǎo)線連接，形成電流。 在太陽電池兩端連接負(fù)載，實(shí)現(xiàn)在太陽電池兩端連接負(fù)載，實(shí)現(xiàn)了將光能向電能的轉(zhuǎn)換。了將光能向電能的轉(zhuǎn)換。2、常規(guī)晶硅太陽能電池工藝、常規(guī)晶硅太陽能電

2、池工藝制絨制絨分散分散去磷硅玻璃去磷硅玻璃PSG）刻蝕刻蝕鍍膜鍍膜絲網(wǎng)印刷絲網(wǎng)印刷燒結(jié)燒結(jié)測試分檔測試分檔挑選挑選目前電池整個工藝僅僅需要七步就可以了！目前電池整個工藝僅僅需要七步就可以了！2.1、制絨、制絨1、目的：、目的： a、去除硅片表面損傷層、去除硅片表面損傷層; b、形成特殊絨面減少光反射。、形成特殊絨面減少光反射。2、方法：、方法： a、單晶制絨、單晶制絨 堿制絨堿制絨 b、多晶制絨、多晶制絨 酸制絨酸制絨單晶硅片表面反射率單晶制絨單晶制絨 單晶制絨原理：單晶制絨原理： 利用低濃度堿溶液對晶體硅在不同晶體取向上利用低濃度堿溶液對晶體硅在不同晶體取向上具有不同腐蝕速率的各向異性腐蝕特

3、性，在硅片表面腐蝕具有不同腐蝕速率的各向異性腐蝕特性，在硅片表面腐蝕形成角錐體密布的表面形貌形成角錐體密布的表面形貌 ，就稱為表面織構(gòu)化。角錐，就稱為表面織構(gòu)化。角錐體四面全是由體四面全是由111111面包圍形成。面包圍形成。 化學(xué)用品：化學(xué)用品： NaOH NaOHKOHKOH）、）、IPAIPA、催化劑、催化劑、 Na2SiO3 Na2SiO3 反應(yīng)式：反應(yīng)式： Si+2NaOH+H2O Na2SiO3 +2H2 Si+2NaOH+H2O Na2SiO3 +2H2 單晶絨面單晶制絨單晶制絨1、工藝控制參數(shù)：、工藝控制參數(shù)： 時間、溫度、各種化學(xué)品用量。時間、溫度、各種化學(xué)品用量。2、工藝控

4、制標(biāo)準(zhǔn)：、工藝控制標(biāo)準(zhǔn)： 硅片外表、腐蝕量、金字塔大小、反射率。硅片外表、腐蝕量、金字塔大小、反射率。3、異常類型：、異常類型： 硅片發(fā)白、發(fā)亮、雨點(diǎn)等。硅片發(fā)白、發(fā)亮、雨點(diǎn)等。4、設(shè)備：、設(shè)備： 單晶制絨基本為國產(chǎn)設(shè)備，如捷加創(chuàng)、四十八所等。單晶制絨基本為國產(chǎn)設(shè)備，如捷加創(chuàng)、四十八所等。多晶制絨多晶制絨1、多晶制絨原理：、多晶制絨原理： 由于多晶硅片是有很多晶粒組成，各晶粒的晶向各不相由于多晶硅片是有很多晶粒組成，各晶粒的晶向各不相同，所以不能有堿進(jìn)行制絨，而選擇用酸進(jìn)行腐蝕制絨。同，所以不能有堿進(jìn)行制絨，而選擇用酸進(jìn)行腐蝕制絨。2、化學(xué)用品：、化學(xué)用品： HNO3、HF、NaOH3、反應(yīng)式

5、：、反應(yīng)式： Si+2HNO3=SiO2+2NO+2H2O SiO2+6HF=H2SiF6+2H2O多晶絨面多晶制絨多晶制絨1、工藝控制參數(shù)：、工藝控制參數(shù)： 化學(xué)配比、設(shè)備帶速、溫度等?；瘜W(xué)配比、設(shè)備帶速、溫度等。2、工藝控制標(biāo)準(zhǔn)：、工藝控制標(biāo)準(zhǔn)： 硅片外表、腐蝕量、蟲洞大小、反射率。硅片外表、腐蝕量、蟲洞大小、反射率。3、異常類型：、異常類型： 硅片發(fā)亮或者有暗紋。硅片發(fā)亮或者有暗紋。4、設(shè)備：、設(shè)備： RENA、Schmid、尚德庫德勒、四十八所槽式制絨等。、尚德庫德勒、四十八所槽式制絨等。2.2、分散、分散擴(kuò)散的目的：擴(kuò)散的目的： 形成形成PN結(jié)，使一塊完整的半導(dǎo)體晶體的一部分是結(jié)，使

6、一塊完整的半導(dǎo)體晶體的一部分是P型區(qū)型區(qū)域，另一部分是域，另一部分是N型區(qū)域。型區(qū)域。擴(kuò)散方法：擴(kuò)散方法： 在在 800 高溫下通過氮?dú)鈱⒁簯B(tài)狀態(tài)下的高溫下通過氮?dú)鈱⒁簯B(tài)狀態(tài)下的POCl3引入引入擴(kuò)散爐管，在硅片表面形成擴(kuò)散爐管，在硅片表面形成N型結(jié)構(gòu)。型結(jié)構(gòu)。反應(yīng)公式：反應(yīng)公式：4P5SiO5SiO2P252252236ClO2POPOClPN結(jié)曲線Bultman J. Methods of emitter formation for crystalline silicon solar cells, Photovoltaics International. 2019,1:69-80.分散分散

7、1、進(jìn)舟； 5、推結(jié)擴(kuò)散；2、通氧氣； 6、降溫；3、通磷源； 7、出舟。4、升溫；擴(kuò)散裝置示意圖分散分散1、工藝控制參數(shù)：、工藝控制參數(shù)： 時間、溫度、氣體流量。時間、溫度、氣體流量。2、工藝控制標(biāo)準(zhǔn)：、工藝控制標(biāo)準(zhǔn)： 薄層方阻和外觀薄層方阻和外觀3、異常類型：、異常類型： 薄層方阻超出規(guī)定范圍、硅片顏色異常等。薄層方阻超出規(guī)定范圍、硅片顏色異常等。4、設(shè)備：、設(shè)備： 國產(chǎn)設(shè)備如四十八所、捷加創(chuàng)、七星等；國外設(shè)備有國產(chǎn)設(shè)備如四十八所、捷加創(chuàng)、七星等；國外設(shè)備有Tempress、CT等等 刻蝕原理：刻蝕原理： 由于在擴(kuò)散過程中，即使采用硅片的背對背擴(kuò)散，硅由于在擴(kuò)散過程中，即使采用硅片的背對背

8、擴(kuò)散，硅片的所有表面包括正反面和邊緣都將不可避免地?cái)U(kuò)散片的所有表面包括正反面和邊緣都將不可避免地?cái)U(kuò)散上磷。上磷。PN結(jié)的正面所收集到的光生電子會沿著邊緣擴(kuò)散結(jié)的正面所收集到的光生電子會沿著邊緣擴(kuò)散有磷的區(qū)域流到有磷的區(qū)域流到PN結(jié)的背面，而造成短路，因此需要將結(jié)的背面，而造成短路，因此需要將該短路通道去除。該短路通道去除。刻蝕方法：刻蝕方法： 干法刻蝕：等離子刻蝕、激光刻蝕；干法刻蝕：等離子刻蝕、激光刻蝕； 濕法刻蝕：濕法刻蝕：RENA刻蝕、刻蝕、Schmid刻蝕。刻蝕。2.3、刻蝕、刻蝕濕法刻蝕濕法刻蝕1、化學(xué)藥品：、化學(xué)藥品： HNO3、HF、H2SO4和和NaOH。2、反應(yīng)式：、反應(yīng)式：

9、 Si+2HNO3=SiO2+2NO+2H2O SiO2+6HF=H2SiF6+2H2O濕法刻蝕濕法刻蝕用用CF4和和O2來刻蝕擴(kuò)散后的硅片，其刻蝕原理如下：來刻蝕擴(kuò)散后的硅片，其刻蝕原理如下：CF4 = CFx* + (4-x) F* (x3) Si + 4 F* = SiF4 SiO2 + 4 F* = SiF4 + O2等離子刻蝕等離子刻蝕濕法刻蝕濕法刻蝕1、工藝控制參數(shù)：、工藝控制參數(shù)： 溶液配比、刻蝕槽溫度、設(shè)備帶速等溶液配比、刻蝕槽溫度、設(shè)備帶速等2、工藝控制標(biāo)準(zhǔn)：、工藝控制標(biāo)準(zhǔn)： 硅片減薄重量、薄層方阻變化量和硅片外觀硅片減薄重量、薄層方阻變化量和硅片外觀3、異常類型：、異常類型

10、： 硅片減薄重量超出規(guī)定范圍、硅片顏色異常等。硅片減薄重量超出規(guī)定范圍、硅片顏色異常等。4、設(shè)備：、設(shè)備： 濕法刻蝕設(shè)備主要為濕法刻蝕設(shè)備主要為RENA和和Schmid；等離子刻蝕國產(chǎn)設(shè)備比較多如；等離子刻蝕國產(chǎn)設(shè)備比較多如四十八所、捷加創(chuàng)、七星、北京微星等。四十八所、捷加創(chuàng)、七星、北京微星等。 鍍膜目的： 表面平整的硅片在很寬的波長范圍4001050nm內(nèi)對入射光的反射均高于30%。該反射可以通過表面絨面來降低。為了進(jìn)一步降低反射，需要在硅片表面制備一層或多層介質(zhì)膜。同時介質(zhì)膜也可以起到鈍化和防止酸堿對硅片表面侵蝕。2.4、PECVD鍍膜鍍膜制備SiN薄膜設(shè)備的分類管式鍍膜管式鍍膜原理：在輝

11、光放電條件下，由于硅烷和氨氣等離子體相互碰撞而發(fā)原理：在輝光放電條件下，由于硅烷和氨氣等離子體相互碰撞而發(fā) 生化學(xué)反應(yīng)，在硅片表面生長一層氮化硅薄膜。生化學(xué)反應(yīng)，在硅片表面生長一層氮化硅薄膜。主要廠家：主要廠家：Centrotherm、七星、捷佳創(chuàng)、四十八所等。、七星、捷佳創(chuàng)、四十八所等。板式鍍膜板式鍍膜原理：通過一個內(nèi)置同軸石英管與微波發(fā)射器相接后可在石英管上 進(jìn)行表面波放電，從而激發(fā)出高均勻度的微波等離子體。主要廠家：Roth&Rau，北京微星等。兩種鍍膜方式對比兩種鍍膜方式對比兩種鍍膜方式對比PECVD鍍膜鍍膜1、工藝控制參數(shù)：、工藝控制參數(shù)： 氣流比、鍍膜時間等。氣流比、鍍膜時

12、間等。2、工藝控制標(biāo)準(zhǔn)：、工藝控制標(biāo)準(zhǔn)： 硅片鍍膜后顏色、氮化硅膜厚和折折射率。硅片鍍膜后顏色、氮化硅膜厚和折折射率。3、異常類型：、異常類型： 色差、色斑顏色異常以及膜厚或者折射率超出規(guī)色差、色斑顏色異常以及膜厚或者折射率超出規(guī)定范圍。定范圍。2.5、絲網(wǎng)印刷、絲網(wǎng)印刷 絲網(wǎng)印刷基本原理：絲網(wǎng)印刷基本原理： 絲網(wǎng)印版的部分孔能夠透過油墨，漏印至承印物上；絲網(wǎng)印版的部分孔能夠透過油墨，漏印至承印物上；印版上其余部分的網(wǎng)孔堵死，不能透過油墨，在承印物上印版上其余部分的網(wǎng)孔堵死，不能透過油墨，在承印物上形成空白，這樣通過印刷得到我們想要的圖形。形成空白，這樣通過印刷得到我們想要的圖形。絲網(wǎng)放大圖柵

13、線結(jié)構(gòu)柵線結(jié)構(gòu)一道：銀電極二道：鋁背場三道：正銀柵線鋁背場鋁背場作用：1、減少背表面復(fù)合；2、背表面吸雜；3、增加對長波反射。正面銀柵線正面銀柵線作用：1、吸收電流；2、導(dǎo)電。絲網(wǎng)印刷絲網(wǎng)印刷1、工藝控制參數(shù)：、工藝控制參數(shù)： 絲網(wǎng)間距、壓力、印刷速度等。絲網(wǎng)間距、壓力、印刷速度等。2、工藝控制標(biāo)準(zhǔn)：、工藝控制標(biāo)準(zhǔn)： 濕重和銀柵線線寬、高度等。濕重和銀柵線線寬、高度等。3、異常類型：、異常類型： 濕重超出規(guī)格線、柵線寬度太寬。濕重超出規(guī)格線、柵線寬度太寬。4、設(shè)備：、設(shè)備： Baccini、DEAK等。等。2.6、燒結(jié)、燒結(jié) 燒結(jié)曲線在“燒出”（Burn out區(qū)，有機(jī)料被燒出。之后，在2區(qū)有一個Al的融化過程，相變潛熱使得溫度上升臺階的形成。在峰值區(qū)前接觸燒成，同時背場和背接觸燒成2.7、測試分檔、測試分檔I-V曲線和P-V曲線Uoc Isc Rsh Rser FF=Pmpp