太陽能電池工藝培訓課件

太陽能電池工藝培訓浙江正泰太陽能科技有限公司技術(shù)部：王光輝太陽能電池工藝培訓浙江正泰太陽能科技有限公司技術(shù)部：王光輝1目錄引言太陽電池結(jié)構(gòu)太陽電池片生產(chǎn)工藝流程目錄引言2人類社會面臨的能源現(xiàn)狀一次能源的面臨枯竭；社會發(fā)展對能源需求的增加，加劇全球能源緊張。環(huán)境惡化的壓力和減排CO2的需要，促進了可再生能源的利用。光伏技術(shù)是最直接和有效的途徑和方法。人類社會面臨的能源現(xiàn)狀一次能源的面臨枯竭；社會發(fā)展對能源需求3相關(guān)的政策日本、歐洲、美國已經(jīng)出臺相關(guān)政策和法令,鼓勵和補貼可再生能源發(fā)展2005年3月中華人民共和國主席令33號正式頒布了《中華人民共和國可再生能源法》，2006年開始實施相關(guān)的政策日本、歐洲、美國已經(jīng)出臺相關(guān)政策和4太陽能發(fā)電整個產(chǎn)業(yè)鏈太陽能發(fā)電整個產(chǎn)業(yè)鏈5太陽電池的歷史1839年法國實驗物理學家EdmundBacquerel（貝克勒爾）發(fā)現(xiàn)了光生伏特效應1941年奧爾在硅上發(fā)現(xiàn)了光伏效應1954年Chaipin（恰賓）和Carlson(卡爾松)等人在貝爾實驗室制成了光電轉(zhuǎn)換效率達6%的世界上第一塊實用的硅太陽電池，標志著太陽電池研制工作的重大進展1959年第一個光電轉(zhuǎn)換效率為5％的多晶硅太陽電池問世1960年硅太陽電池發(fā)電首次并入常規(guī)電網(wǎng)1975年，美國科學家制作出非晶硅太陽電池80年代初，太陽電池開始規(guī)?；a(chǎn)太陽電池的歷史1839年法國實驗物理學家EdmundBa6

太陽電池按材料分類太陽電池—將太陽光能直接轉(zhuǎn)換為電能的半導體器件●

種類●硅太陽電池1)

硅太陽電池1)單晶硅片2)

化合物太陽電池2)多晶硅片3)

染料敏化電池3)非晶硅薄膜4)硒光電池4)多晶硅薄膜太陽電池按材料分類太陽電池—將太陽光能直接轉(zhuǎn)換為電能的半導7太陽電池結(jié)構(gòu)正電極鋁背場負電極主柵線負電極子柵線太陽電池結(jié)構(gòu)正電極鋁背場負電極主柵線負電極子柵線8單晶與多晶硅片單晶和多晶硅片的生產(chǎn)工藝不一，多晶是正方的，單晶硅片的四個角是有弧度的,準方片對于成品電池更好區(qū)分：單晶電池表面狀態(tài)均一，而多晶表面有花紋。尺寸:103x103,125x125,150x150,156x156單晶與多晶硅片單晶和多晶硅片的生產(chǎn)工藝不一，多晶是正方的，單9

太陽電池的工作過程

—光生伏特效應吸收光子，產(chǎn)生電子空穴對電子空穴對被內(nèi)建電場分離，在PN結(jié)兩端產(chǎn)生電勢將PN結(jié)用導線連接，形成電流在太陽電池兩端連接負載，實現(xiàn)了將光能向電能的轉(zhuǎn)換太陽電池的工作過程

10太陽能電池片生產(chǎn)工藝流程測試分選制絨去磷硅玻璃燒結(jié)印刷電極PECVD等離子刻蝕組件擴散太陽能電池片生產(chǎn)工藝流程測試分選制絨去磷硅玻璃燒結(jié)印刷電極P11太陽電池制造過程1-制絨1.單晶：制絨：NaOH、Na2SiO3、IPA(異丙醇)清洗：HCl、HF2.多晶：制絨：HNO3、

HF清洗：HCl、HF制絨的作用：減少光的反射太陽電池制造過程1-制絨1.單晶：12制絨的原理IPA：消泡劑Na2SiO3：控制反應速度HCl：氯離子能與Pt2+、Au3+、Ag+、Cu+、Cd2+、Hg2+等金屬離子形成可溶于水的絡合物，達到去除硅片表面的金屬離子的作用。HF：去除硅片表面的硅酸鈉和氧化物制絨的原理IPA：消泡劑13單晶硅絨面單晶硅絨面14多晶硅絨面多晶硅絨面15太陽電池制造過程2-擴散在P型半導體表面摻雜五價元素磷在硅片表面形成P-N結(jié)P型半導體硅擴散的目的：形成P-N結(jié)太陽電池制造過程2-擴散在P型半導體表面摻雜P型半導體硅擴散16擴散裝置示意圖擴散裝置示意圖17擴散原理POCl3在高溫下（>600℃）分解生成五氯化磷（PCl5）和五氧化二磷（P2O5），有充足的氧氣時，其反應式如下：生成的P2O5在擴散溫度下與硅反應，生成二氧化硅（SiO2）和磷原子，其反應式如下：擴散原理POCl3在高溫下（>600℃）分解生成五氯化磷（P18太陽電池制造過程3-等離子體刻蝕

目的：去除邊緣PN結(jié)，防止上下短路磷硅玻璃磷硅玻璃P型硅N型硅N型硅太陽電池制造過程3-等離子體刻蝕目的：去除邊緣PN結(jié)，防19首先，母體分子CF4在高能量的電子的碰撞作用下分解成多種中性基團或離子。其次，這些活性粒子由于擴散或者在電場作用下到達SiO2表面，并在表面上發(fā)生化學反應。生產(chǎn)過程中，在中CF4摻入O2，這樣有利于提高Si和SiO2的刻蝕速率。首先，母體分子CF4在高能量的電子的碰撞作用20太陽電池制造過程4-去磷硅玻璃用HF酸把上下表面的磷硅玻璃去除P型硅N型硅N型硅太陽電池制造過程4-去磷硅玻璃用HF酸把上下表面的磷硅玻璃去21擴散過程中在硅片表面形成一層含有磷元素的SiO2，稱之為磷硅玻璃。

什么是磷硅玻璃？擴散過程中在硅片表面形成一層含有磷元素的SiO2，稱之為磷硅22氫氟酸能夠溶解二氧化硅是因為氫氟酸能與二氧化硅作用生成易揮發(fā)的四氟化硅氣體。若氫氟酸過量，反應生成的四氟化硅會進一步與氫氟酸反應生成可溶性的絡和物六氟硅酸?？偡磻綖椋毫坠璨ＡУ娜コ龤浞崮軌蛉芙舛趸枋且驗闅浞崮芘c二氧化硅作用生成易揮發(fā)23PECVD=PlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition即“等離子增強化學氣相沉積”。它是借助微波使氣體（硅烷，氨氣）電離，而在硅片上沉積薄膜（氮化硅）的一種方法。太陽電池制造過程5-PECVDPECVD太陽電池制造過程5-PECVD24PECVD的作用

在太陽電池表面沉積深藍色減反膜SiNxHy膜。其還具有卓越的抗氧化和絕緣性能，同時具有良好的阻擋鈉離子、阻擋金屬和水蒸汽擴散的能力；它的化學穩(wěn)定性也很好，除氫氟酸和熱磷酸能緩慢腐蝕外，其它酸與它基本不起作用。

PECVD的作用在太陽電池表面沉積深藍色減反膜SiN25PECVD的反應過程PECVD的反應過程26太陽電池制造過程6-背電極印刷在太陽電池背面絲網(wǎng)印刷印上引出電極使用漿料是銀鋁漿背電極太陽電池制造過程6-背電極印刷在太陽電池背面絲網(wǎng)印刷印上引27太陽電池制造過程7-背電場印刷在太陽電池背面絲網(wǎng)印刷鋁漿通過燒結(jié)穿透背面PN結(jié)和P型硅形成良好的接觸背電場太陽電池制造過程7-背電場印刷在太陽電池背面絲網(wǎng)印刷鋁漿背電28太陽電池制造過程8-正電極印刷在太陽電池正面絲網(wǎng)印刷銀漿，形成負電極正面電極有主柵線和副柵線組成主柵線副柵線太陽電池制造過程8-正電極印刷在太陽電池正面絲網(wǎng)印刷銀漿，形29絲網(wǎng)印刷的原理刮刀推擠漿料,并借由網(wǎng)版刮刀面起伏之網(wǎng)結(jié)阻攔,使?jié){料呈逆向滾動狀態(tài),當漿料行進至版膜圖文區(qū)時即往下穿透網(wǎng)孔接觸硅片,刮刀繼續(xù)往前推移時,則因網(wǎng)版張力及離版間距,使?jié){料脫離網(wǎng)版附著于硅片上,達成印刷的目的。絲網(wǎng)印刷的原理刮刀推擠漿料,并借由網(wǎng)版刮刀面起伏之網(wǎng)結(jié)30太陽電池制造過程9-燒結(jié)硅片從爐子的入口處進入干燥區(qū)，隨著溫度的升高，硅片上的漿料中的溶劑釋放出來，環(huán)境氣體吸收從漿料溢出的有機溶劑，釋放出來的有機溶劑通過廢氣抽氣管排出干燥區(qū)；太陽電池制造過程9-燒結(jié)硅片從爐子的入口處進入干燥區(qū)，隨著溫31太陽電池制造過程9-燒結(jié)硅片由干燥區(qū)進入快速燒結(jié)區(qū)，隨著溫度的繼續(xù)升高，漿料的有機粘合劑成分將被耗盡，漿料中的銀或鋁單質(zhì)滲入硅片表面形成電極或電場；太陽電池制造過程9-燒結(jié)硅片由干燥區(qū)進入快速燒結(jié)區(qū)，隨著溫度32

光強：1000W/m2光譜分布：AM1.5電池溫度：25℃太陽電池制造過程10-測試分選通過模擬太陽燈光照射到電池片表面測試太陽電池的電性能參數(shù)光強：1000W/m2光譜分布：AM1.533太陽電池電性能參數(shù)太陽電池的電性能參數(shù)：Isc、VocImpVmp、Pmax、Rs、Rsh、FF、EFF太陽電池電性能參數(shù)太陽電池的電性能參數(shù)：34短路電流（Isc）：理想情況下，等于光生電流IL。影響因素：面積、光強、溫度125太陽電池5A左右156太陽電池8A左右開路電壓（Voc）：影響因素：光強、溫度、材料特性晶體硅太陽電池600mV左右填充因子（FF）：最大輸出功率與開路電壓和短路電流乘積之比 FF=Pm/VOCISC=VmIm/VOCISC

影響因素：串聯(lián)電阻、并聯(lián)電阻轉(zhuǎn)換效率（η）：

太陽電池電性能參數(shù)短路電流（Isc）：理想情況下，等于光生電流IL。太陽電池35謝謝!謝謝!36太陽能電池工藝培訓浙江正泰太陽能科技有限公司技術(shù)部：王光輝太陽能電池工藝培訓浙江正泰太陽能科技有限公司技術(shù)部：王光輝37目錄引言太陽電池結(jié)構(gòu)太陽電池片生產(chǎn)工藝流程目錄引言38人類社會面臨的能源現(xiàn)狀一次能源的面臨枯竭；社會發(fā)展對能源需求的增加，加劇全球能源緊張。環(huán)境惡化的壓力和減排CO2的需要，促進了可再生能源的利用。光伏技術(shù)是最直接和有效的途徑和方法。人類社會面臨的能源現(xiàn)狀一次能源的面臨枯竭；社會發(fā)展對能源需求39相關(guān)的政策日本、歐洲、美國已經(jīng)出臺相關(guān)政策和法令,鼓勵和補貼可再生能源發(fā)展2005年3月中華人民共和國主席令33號正式頒布了《中華人民共和國可再生能源法》，2006年開始實施相關(guān)的政策日本、歐洲、美國已經(jīng)出臺相關(guān)政策和40太陽能發(fā)電整個產(chǎn)業(yè)鏈太陽能發(fā)電整個產(chǎn)業(yè)鏈41太陽電池的歷史1839年法國實驗物理學家EdmundBacquerel（貝克勒爾）發(fā)現(xiàn)了光生伏特效應1941年奧爾在硅上發(fā)現(xiàn)了光伏效應1954年Chaipin（恰賓）和Carlson(卡爾松)等人在貝爾實驗室制成了光電轉(zhuǎn)換效率達6%的世界上第一塊實用的硅太陽電池，標志著太陽電池研制工作的重大進展1959年第一個光電轉(zhuǎn)換效率為5％的多晶硅太陽電池問世1960年硅太陽電池發(fā)電首次并入常規(guī)電網(wǎng)1975年，美國科學家制作出非晶硅太陽電池80年代初，太陽電池開始規(guī)模化生產(chǎn)太陽電池的歷史1839年法國實驗物理學家EdmundBa42

太陽電池按材料分類太陽電池—將太陽光能直接轉(zhuǎn)換為電能的半導體器件●

種類●硅太陽電池1)

硅太陽電池1)單晶硅片2)

化合物太陽電池2)多晶硅片3)

染料敏化電池3)非晶硅薄膜4)硒光電池4)多晶硅薄膜太陽電池按材料分類太陽電池—將太陽光能直接轉(zhuǎn)換為電能的半導43太陽電池結(jié)構(gòu)正電極鋁背場負電極主柵線負電極子柵線太陽電池結(jié)構(gòu)正電極鋁背場負電極主柵線負電極子柵線44單晶與多晶硅片單晶和多晶硅片的生產(chǎn)工藝不一，多晶是正方的，單晶硅片的四個角是有弧度的,準方片對于成品電池更好區(qū)分：單晶電池表面狀態(tài)均一，而多晶表面有花紋。尺寸:103x103,125x125,150x150,156x156單晶與多晶硅片單晶和多晶硅片的生產(chǎn)工藝不一，多晶是正方的，單45

太陽電池的工作過程

—光生伏特效應吸收光子，產(chǎn)生電子空穴對電子空穴對被內(nèi)建電場分離，在PN結(jié)兩端產(chǎn)生電勢將PN結(jié)用導線連接，形成電流在太陽電池兩端連接負載，實現(xiàn)了將光能向電能的轉(zhuǎn)換太陽電池的工作過程

46太陽能電池片生產(chǎn)工藝流程測試分選制絨去磷硅玻璃燒結(jié)印刷電極PECVD等離子刻蝕組件擴散太陽能電池片生產(chǎn)工藝流程測試分選制絨去磷硅玻璃燒結(jié)印刷電極P47太陽電池制造過程1-制絨1.單晶：制絨：NaOH、Na2SiO3、IPA(異丙醇)清洗：HCl、HF2.多晶：制絨：HNO3、

HF清洗：HCl、HF制絨的作用：減少光的反射太陽電池制造過程1-制絨1.單晶：48制絨的原理IPA：消泡劑Na2SiO3：控制反應速度HCl：氯離子能與Pt2+、Au3+、Ag+、Cu+、Cd2+、Hg2+等金屬離子形成可溶于水的絡合物，達到去除硅片表面的金屬離子的作用。HF：去除硅片表面的硅酸鈉和氧化物制絨的原理IPA：消泡劑49單晶硅絨面單晶硅絨面50多晶硅絨面多晶硅絨面51太陽電池制造過程2-擴散在P型半導體表面摻雜五價元素磷在硅片表面形成P-N結(jié)P型半導體硅擴散的目的：形成P-N結(jié)太陽電池制造過程2-擴散在P型半導體表面摻雜P型半導體硅擴散52擴散裝置示意圖擴散裝置示意圖53擴散原理POCl3在高溫下（>600℃）分解生成五氯化磷（PCl5）和五氧化二磷（P2O5），有充足的氧氣時，其反應式如下：生成的P2O5在擴散溫度下與硅反應，生成二氧化硅（SiO2）和磷原子，其反應式如下：擴散原理POCl3在高溫下（>600℃）分解生成五氯化磷（P54太陽電池制造過程3-等離子體刻蝕

目的：去除邊緣PN結(jié)，防止上下短路磷硅玻璃磷硅玻璃P型硅N型硅N型硅太陽電池制造過程3-等離子體刻蝕目的：去除邊緣PN結(jié)，防55首先，母體分子CF4在高能量的電子的碰撞作用下分解成多種中性基團或離子。其次，這些活性粒子由于擴散或者在電場作用下到達SiO2表面，并在表面上發(fā)生化學反應。生產(chǎn)過程中，在中CF4摻入O2，這樣有利于提高Si和SiO2的刻蝕速率。首先，母體分子CF4在高能量的電子的碰撞作用56太陽電池制造過程4-去磷硅玻璃用HF酸把上下表面的磷硅玻璃去除P型硅N型硅N型硅太陽電池制造過程4-去磷硅玻璃用HF酸把上下表面的磷硅玻璃去57擴散過程中在硅片表面形成一層含有磷元素的SiO2，稱之為磷硅玻璃。

什么是磷硅玻璃？擴散過程中在硅片表面形成一層含有磷元素的SiO2，稱之為磷硅58氫氟酸能夠溶解二氧化硅是因為氫氟酸能與二氧化硅作用生成易揮發(fā)的四氟化硅氣體。若氫氟酸過量，反應生成的四氟化硅會進一步與氫氟酸反應生成可溶性的絡和物六氟硅酸。總反應式為：磷硅玻璃的去除氫氟酸能夠溶解二氧化硅是因為氫氟酸能與二氧化硅作用生成易揮發(fā)59PECVD=PlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition即“等離子增強化學氣相沉積”。它是借助微波使氣體（硅烷，氨氣）電離，而在硅片上沉積薄膜（氮化硅）的一種方法。太陽電池制造過程5-PECVDPECVD太陽電池制造過程5-PECVD60PECVD的作用

在太陽電池表面沉積深藍色減反膜SiNxHy膜。其還具有卓越的抗氧化和絕緣性能，同時具有良好的阻擋鈉離子、阻擋金屬和水蒸汽擴散的能力；它的化學穩(wěn)定性也很好，除氫氟酸和熱磷酸能緩慢腐蝕外，其它酸與它基本不起作用。

PECVD的作用在太陽電池表面沉積深藍色減反膜SiN61PECVD的反應過程PECVD的反應過程62太陽電池制造過程6-背電極印刷在太陽電池背面絲網(wǎng)印刷印上引出電極使用漿料是銀鋁漿背電極太陽電池制造過程6-背電極印刷在太陽電池背面絲網(wǎng)印刷印上引63太陽電池制造過程7-背電場印刷在太陽電池背面絲網(wǎng)印刷鋁漿通過燒結(jié)穿透背面PN結(jié)和P型硅形成良好的接觸背電場太陽電池制造過程7-背電場印刷在太陽電池背面絲網(wǎng)印刷鋁漿背電64太陽電池制造過程8-正電極印刷在太陽電池正面絲網(wǎng)印刷銀漿，形成負電極正面電極有主柵線和副柵線組成主柵線副柵線太陽電池制造過程8-正電極印刷在太陽電池正面絲網(wǎng)印刷銀漿，形65絲網(wǎng)印刷的原理刮刀推擠漿料,并借由網(wǎng)版刮刀面起伏之網(wǎng)結(jié)阻攔,使?jié){料呈逆向滾動狀態(tài),當漿料行進至版膜圖文區(qū)時即往下穿透網(wǎng)孔接觸硅片,刮刀繼續(xù)往前推移時,則因網(wǎng)版張力及離版間距,使?jié){料脫離網(wǎng)版附著于硅片上,達成印刷的目的。絲網(wǎng)印刷的原理刮刀推擠漿料,并借由網(wǎng)版刮刀面起伏之網(wǎng)結(jié)66太陽電池制造過程9-燒結(jié)硅片從爐子的入口處進入干燥區(qū)，隨著溫度的升高，硅片上的漿料中的溶劑釋放出來，環(huán)境氣體吸收從漿料溢出的有機溶劑，釋放出來的有機溶劑通過廢氣抽氣管排出干燥區(qū)；太陽電池制造過程9-燒結(jié)硅片從爐子的入口處進入干燥區(qū)，隨著