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2011年3月2日一電池結(jié)構(gòu)和工作原理二工藝原理和常見問題TextureDiffusionPSGPECVDPrintingCofiring1.Texture——制作絨面，增加光吸收硅的原子結(jié)構(gòu)——面心立方單晶嚴格長程有序基本無位錯，缺陷少，復(fù)合低特定濃度堿溶液：各向異性—金字塔多晶長程無序，短程有序大量位錯，有晶界、缺陷，復(fù)合嚴重酸溶液：各向同性—小蚯蚓狀坑水分子對羥基的屏蔽作用Si+NaOH=NaSiO3+H2Si+4HNO3=SiO2+4NO2+2H2Oslow2NO2+H2O=HNO2+HNO3Si+4HNO2=SiO2+4NO+2H2OfastSiO2+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單晶：12%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超聲清洗DI溢流粗拋DI溢流制作絨面DI溢流DI噴淋氮氣烘干HF酸洗DI溢流HCL酸洗DI溢流DI噴淋DI噴淋溫度:80℃;NaOH:1%IPA:8%緩沖、釋放H2NaSiO3:減緩、成核添加劑（時創(chuàng)、大遠）●多晶制絨酸洗工藝流程制作絨面DI噴淋NaOH堿洗DI噴淋HF/HCL酸洗N2吹干DI噴淋HNO3:35%HF:10%3℃3Si+4HNO3=3SiO2+4NO+2H2O3SiO2+18HF=3H2SiF6+6H2O18℃5%中和多余的HF和HCL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●多晶制絨常見問題腐蝕量標準（0.35-0.45）腐蝕量后續(xù)影響解決措施太少不能去掉損傷層增加酸濃度或者降低帶速太大碎片增加；弓片出現(xiàn)；絨面過大——反射率增加，Isc降低；絨面不均勻——方阻不均勻，Ncell波動較大；增加帶速，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；表面發(fā)黃——堿槽濃度低，堿槽循環(huán)不足，噴淋口方向不對或噴淋口堵塞。2微米/min酸液激活?。?！DI電阻率——18MΩ·CM，否則會引入雜質(zhì)，導(dǎo)致漏電增加；制絨后嚴禁裸手接觸硅片：

a.手指印，電池片降級；

b.引入鈉離子，擴散進入PN結(jié)空間電荷區(qū)，增加漏電；單晶制絨問題花籃印拋光片白斑油污色斑等等2.Diffusion——制作PN結(jié)，電池的心臟擴散機制——濃度梯度硅原子a替位式（Ｂ、Ｐ）填隙式Si+4Si+4B+3Si+4N型硅Si+4Si+4P+5Si+4P型硅擴散裝置化學(xué)反應(yīng)機理擴散模型菲克第一定律菲克第二定律邊界條件當雜質(zhì)原子總量恒定(高斯函數(shù)分布)當表面濃度恒定(余誤差函數(shù)分布)（摻硼）p-typeSiSub（摻磷）n-type方塊電阻——就是表面為正方形的半導(dǎo)體薄層在電流方向上

所呈現(xiàn)的電阻R□=ρ/t，ρ:N型層電阻率；t：為擴散結(jié)深；

ρ=nμq，n：N型層摻雜濃度；μ：電子遷移率；q：電子帶電量；R□=1/nμqt；和表面濃度和結(jié)深成反比；VI四探針法50-60高方阻+密柵+新漿料擴散常見問題方阻不均勻四探針測試爐口密封排風不穩(wěn)尾氣管堵塞源瓶溫度不穩(wěn)擴散時氧氣量適中，少：腐蝕硅片；多：濃度上不去；擴散后硅片表面發(fā)藍硅片未甩干進入擴散爐表面形成氧化層經(jīng)常清洗石英舟和尾氣管，嚴禁裸手接觸硅片！磷源熔點1.25℃，沸點105.30℃，蒸汽壓高，揮發(fā)性強，蒸汽有毒。溫度高會爆裂5.三氯氧磷三氯氧磷正式名稱為氧氯化磷，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。有強腐蝕性、毒性，不燃燒。三氯氧磷遇水或水蒸汽劇烈反應(yīng)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癥狀、咽喉炎、支氣管炎，嚴重者可發(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。口服三氯氧磷可引起消化道灼傷，眼和皮膚接觸引起灼傷，長期低濃度接觸可引起口、眼及呼吸道刺激癥狀。裝源瓶：先開出氣閥，再開進氣閥！否則將引起源瓶爆炸??！卸源瓶：先關(guān)進氣閥，再關(guān)出氣閥！否則將引起源瓶爆炸！！3.PSG——去除含磷的二氧化硅刻蝕DI噴淋NaOH堿洗DI噴淋HF去PSGN2吹干DI噴淋HNO3,HF,H2SO4中和多余的酸Rena工藝流程常用設(shè)備：RenaSchimid庫特勒聚晶與庫特勒設(shè)備對比：方阻變化較小●常見問題常見問題后續(xù)影響解決措施邊緣過刻PN結(jié)面積減小Isc降低增加H2SO4濃度邊緣刻蝕不足漏電流增加，導(dǎo)致trash片產(chǎn)生增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)PN結(jié)面積增加背場平整，增加開路電壓避免干法刻蝕中的硅片間摩擦，得到較高的并聯(lián)電阻4.PECVD——等離子增強型化學(xué)氣相沉積原理：PECVD是借助微波或射頻等使NH3和SiH4氣體電離，在局部形成等離子體，而等離子化學(xué)活性很強，很容易發(fā)生反應(yīng)，在基片上沉積出所期望的SiNx薄膜。

SiNx物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)：結(jié)構(gòu)致密，硬度大能抵御堿金屬離子的侵蝕介電強度高耐濕性好耐一般的酸堿，除HF和熱H3PO4

Si/N比對SiNx薄膜性質(zhì)的影響電阻率隨x增加而降低折射率n隨x增加而增加腐蝕速率隨密度增加而降低直接式：基片位于一個電極上，直接接觸等離子體。管P——40KHz（centrotherm、四十八所、捷佳創(chuàng)、大族）間接式：基片不接觸激發(fā)電極。板P——2.45GKHz（R&R、OTB)間接式PECVD——在微波激發(fā)等離子的設(shè)備里，等離子產(chǎn)生在反應(yīng)腔之外，然后由石英管導(dǎo)入反應(yīng)腔中。在這種設(shè)備里微波只激發(fā)NH3，而SiH4直接進入反應(yīng)腔。對電池的影響●光學(xué)減反射——提高Isc●表面鈍化——提高Uoc●體鈍化——提高Uoc●低溫工藝——減少高溫導(dǎo)致的少子壽命衰減；有效節(jié)約生產(chǎn)成本；●管P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：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燒結(jié)正極銀漿背極銀漿/銀鋁漿烘干Oven/IR背場鋁漿烘干Oven/IR引出電流組件焊接焊接收集電流引出電流高阻密柵——漿料收集電流吸雜鋁背場通過反射增加對光子的吸收常見問題鋁漿污染——嚴禁二道用具用于三道印刷，保持臺面和軌道清潔2.斷線、粗點、粘版、印不全——漿料使用前充分攪拌，使用過程中嚴禁污染3.虛印——漿料和柵線設(shè)計不匹配，可重新設(shè)計網(wǎng)版4.定期更換臺面紙燒結(jié)曲線鋁背場的形成鋁背場的作用背面接觸，收集電流形成P+鋁背場，表面鈍化提高開路電壓增加對光的反射吸雜歐姆接觸的形成——沒有整流效應(yīng)的金屬半導(dǎo)體接觸歐姆接觸形成有如下幾個步驟：

1有機物揮發(fā)

2玻璃料在減反射膜表面聚集

3玻璃料腐蝕穿過減反射膜

4玻璃料通過與Si發(fā)生氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生腐蝕坑PbO+SiPb+SiO2

5Ag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表面接觸的一側(cè)呈倒金字塔狀，而與玻璃料接觸的一側(cè)則成圓形。常見問題燒穿–短路電流低，開路電壓降低很大燒結(jié)不足–短路電流低，開路電壓不變Thanks1、水分子的屏蔽效應(yīng)（screeninge