太陽能電池生產(chǎn)工藝原理

關(guān)于太陽能電池生產(chǎn)工藝原理第1頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月氣候變暖、南極空洞、生態(tài)失衡、環(huán)境惡化……過度排放的廢水、廢氣、廢渣讓我們的地球不堪重負(fù)。全球變暖是一個(gè)毋庸置疑的事實(shí)，而且正在加速變暖。研究發(fā)現(xiàn)，全球平均溫度已升高0.3～0.6攝氏度，其中11個(gè)最暖的年份發(fā)生在80年代中期以后。全球變暖已經(jīng)帶來冰川消退、海平面上升、荒漠化等等非常嚴(yán)重的后果，還給生態(tài)和農(nóng)業(yè)帶來嚴(yán)重影響。漫畫：明天我們?nèi)ツ睦铮?/p>

第2頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月產(chǎn)品介紹第3頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月太陽電池結(jié)構(gòu)正電極鋁背場負(fù)電極主柵線負(fù)電極子?xùn)啪€第4頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月航天技術(shù)第5頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月遠(yuǎn)距離工業(yè)應(yīng)用第6頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月邊遠(yuǎn)地區(qū)居民第7頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月太陽能電池并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)第8頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月目錄引言太陽能輻射太陽電池的設(shè)計(jì)和制造太陽電池結(jié)構(gòu)和工作過程太陽電池的電性能第9頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月一、引言太陽電池——將太陽光能直接轉(zhuǎn)換為電能的半導(dǎo)體器件●種類●硅太陽電池1)

Si太陽電池1)單晶硅片2)

GaAs太陽電池(砷化鎵）2)多晶硅片3)

染料敏化電池3)非晶硅薄膜4)

Cu2S電池4)多晶硅薄膜第10頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月二、太陽能輻射1、太陽輻射能的來源—電磁輻射第11頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月

大氣層對太陽輻射的影響

大氣質(zhì)量—太陽光線通過大氣層的路程對到達(dá)地球表面的太陽輻射的影響

AM0—地球大氣層外的太陽輻射

AM1—穿過1個(gè)大氣層的太陽輻射（太陽入射角為0）

AM1.5—太陽入射角為48°的太陽輻射

第12頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月太陽輻射穿過大氣層的情況AM0AM1.5第13頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月

Junction第14頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月

太陽電池的工作過程

—光生伏特效應(yīng)Scell-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(dǎo)線連接，形成電流-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)換第15頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月太陽電池等效電路圖第16頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月串聯(lián)電阻（Rs）●硅材料體電阻

●金屬電極電阻●金屬與硅的接觸電阻第17頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月并聯(lián)電阻（Rsh）邊緣漏電體內(nèi)雜質(zhì)和微觀缺陷PN結(jié)局部短路

第18頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月溫度對太陽電池的影響電流溫度系數(shù)：0.1%電壓溫度系數(shù)：-0.4%（-2.3mV/℃)曲線1—25℃曲線2—35℃12第19頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月光強(qiáng)對太陽電池的影響

12曲線1—1個(gè)太陽曲線2—0.5個(gè)太陽第20頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月太陽電池電性能參數(shù)Isc,Uoc,Eff,FF,Rs,Rsh,Isc：電池面積、光強(qiáng)、溫度Voc:光強(qiáng)、溫度FF：串聯(lián)電阻、并聯(lián)電阻第21頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月電性能測試

光強(qiáng)：1000W/m2光譜分布：AM1.5電池溫度：25℃第22頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月太陽電池的設(shè)計(jì)光生載流子的收集幾率結(jié)深電極設(shè)計(jì)（使電阻損耗最?。p反射膜的厚度和折射率第23頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月太陽電池的光譜響應(yīng)ABSDEPTH

—被收集的載流子數(shù)與入射光子數(shù)之比第24頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月太陽電池性能和質(zhì)量分析●短路電流—減反射膜、基區(qū)擴(kuò)散長度、結(jié)的質(zhì)量、損傷層●開路電壓—邊緣腐蝕不夠、PN結(jié)不良●填充因子—方塊電阻、歐姆接觸第25頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月硅片的制造過程Scrnprt

第26頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月硅片尺寸103×103(Ｓ)單晶125×125(Ｓ)單晶125×125(Ｍ)多晶150×150(Ｍ)多晶156×156(Ｓ)單晶156×156(Ｍ)多晶在整個(gè)晶體內(nèi)，原子都是周期性的規(guī)則排列，稱之為單晶。由許多取向不同的單晶顆粒雜亂地排列在一起的固體稱為多晶。第27頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月電池片生產(chǎn)流程裝片－制絨－化學(xué)清洗－擴(kuò)散－刻蝕－去磷硅玻璃－PECVD－絲網(wǎng)印刷－燒結(jié)－分類檢測－包裝第28頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月單晶電池片生產(chǎn)過程制絨清洗甩干擴(kuò)散刻蝕和去磷硅玻璃PECVD絲網(wǎng)印刷背電極絲網(wǎng)印刷背電場絲網(wǎng)印刷正面電極分類檢測包裝原始硅片第29頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月多晶電池片生產(chǎn)過程原始硅片制絨清洗和甩干擴(kuò)散刻蝕和去磷硅玻璃PECVD絲網(wǎng)印刷背電極絲網(wǎng)印刷正電極分類檢測包裝絲網(wǎng)印刷背電場第30頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月清洗間制絨甩干觀察絨面檢驗(yàn)硅片尺寸測厚度稱重清洗裝片第31頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月裝片1、檢驗(yàn)職責(zé)：懂得各確認(rèn)硅片包裝是否破損、確認(rèn)在制品數(shù)量、確認(rèn)硅片內(nèi)包裝是否破損

及包裝盒數(shù)、確認(rèn)包裝標(biāo)簽信息與配料單信息是否一致、硅片外觀檢測。

２、裝片要點(diǎn)：帶一次性手套、承載盒下面墊海綿條、將硅片捻成扇形插片、區(qū)分不良品、

放置不良品、紀(jì)錄表單

能發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程中的各種問題，并及時(shí)向上級匯報(bào)，爭取在第一時(shí)間內(nèi)解決問題。與組員團(tuán)結(jié)協(xié)作，空閑時(shí)幫助其他組員完成工作，共創(chuàng)有意義的工作環(huán)境。第32頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月制絨崗位須知與步驟制絨須知：了解清洗間使用的各種原輔料的特性（包括：硅片、HF酸、HCL酸、鉻酸、酒精、硅酸鈉），做到能正確辨別、正確使用。懂得各種溶液的配備及生產(chǎn)過程中的正確防護(hù)。保證送入擴(kuò)散間的硅片與相應(yīng)的流程卡一一對應(yīng)，而且數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。懂得各《操作記錄》及《工序流程卡》的正確填寫，確保生產(chǎn)過程中的統(tǒng)計(jì)準(zhǔn)確。制絨步驟：佩帶防護(hù)眼鏡、口罩、手套－花籃準(zhǔn)備－將硅片防入花籃－機(jī)器上料－開始制絨－制絨２０分鐘－開啟制絨槽蓋－抽檢一片－目視制絨效果（有無白斑）－將硅片放入槽中關(guān)閉槽蓋－放入水槽－抽檢一片－氮?dú)鈽尨蹈桑娮语@微鏡觀察絨面－將硅片放入水槽－開啟制絨槽－化學(xué)品加液－關(guān)閉制絨槽蓋－制絨完畢－填寫表單單晶制絨：用堿腐蝕多晶制絨：用酸腐蝕制絨作用：減少反射，增強(qiáng)對太陽光的吸收。第33頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月單晶制絨的原理：硅的各向異性腐蝕，在不同的晶向上的腐蝕速度不一致，在100面上的腐蝕速率與111面上的腐蝕速率R111的比值R100：R111在一定的弱堿溶液中可以達(dá)到500

反應(yīng)方程式：2NaOH+Si+H2O=Na2SiO3+2H2↑第34頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月太陽電池制造過程-化學(xué)清洗HCL去除硅片表面的金屬離子HF去除硅片表面的氧化物P型半導(dǎo)體硅第35頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月單晶的各種形貌單晶原始形貌（500倍）單晶絨面（500倍）單晶絨面（SEM）多晶絨面（SEM）第36頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月擴(kuò)散間取片拿石英舟上槳裝片進(jìn)爐設(shè)置參數(shù)測片取片流入下道工序傳遞箱第37頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月

太陽電池制造過程-擴(kuò)散在P型半導(dǎo)體表面摻雜五價(jià)磷元素在硅片表面形成PN結(jié)外層：磷硅玻璃中間：N型半導(dǎo)體硅P型半導(dǎo)體硅P型硅N型硅磷硅玻璃(PSG)第38頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月PN結(jié)——太陽電池的心臟擴(kuò)散的目的：形成PN結(jié)第39頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月擴(kuò)散裝置示意圖第40頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月四探針測量方塊電阻電位差計(jì)單晶硅1234擴(kuò)散原理化學(xué)方程式:懂得石英管、SIC槳及其它石英器件的拆卸、清洗和安裝。懂得石英管清洗機(jī)的使用及相應(yīng)清洗液的配備。懂得在手動及自動狀態(tài)下對擴(kuò)散舟及擴(kuò)散管進(jìn)行TCA和飽和。懂得裝片、卸片的正確方法，并確保擴(kuò)散舟及鈍化舟的正確使用。懂得四探針測試儀的正確使用及方塊電阻的正確測量。懂得生產(chǎn)過程中方塊電阻的正確控制，確保方塊電阻處于要求范圍。

擴(kuò)散操作重點(diǎn)擴(kuò)散原理及檢測第41頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月刻蝕間夾片取片去PSG刻蝕上料整理插片取片甩干檢測運(yùn)行第42頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月太陽電池制造過程-等離子體刻蝕刻蝕目的：去除邊緣PN結(jié)，防止上下短路等離子體刻蝕原理：等離子體刻蝕是采用高頻輝光放電反應(yīng)，使反應(yīng)氣體激活成活性粒子，如原子或游離基，這些活性粒子擴(kuò)散到需刻蝕的部位，在那里與被刻蝕材料進(jìn)行反應(yīng)，形成揮發(fā)性反應(yīng)物而被去除。這種腐蝕方法也叫做干法腐蝕?？涛g方法：１：干法刻蝕２：濕法刻蝕P型半導(dǎo)體硅P型硅N型硅磷硅玻璃(PSG)第43頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月等離子體刻蝕檢驗(yàn)檢驗(yàn)操作及判斷：確認(rèn)萬用表工作正常，量程置于200mV。冷探針連接電壓表的正電極，熱探針與電壓表的負(fù)極相連。如果經(jīng)過檢驗(yàn)，任何一個(gè)邊沿沒有刻蝕合格，則這一批硅片需要重新裝片，進(jìn)行刻蝕。檢驗(yàn)方法：冷熱探針法刻蝕機(jī)原理化學(xué)方程式去PSG原理化學(xué)方程式O2是作用：加快CF4與硅片邊緣PN結(jié)的反應(yīng)速率第44頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月等離子體刻蝕反應(yīng)第45頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月太陽電池制造過程-去磷硅玻璃用HF酸把表面的磷硅玻璃去除P型半導(dǎo)體硅P型硅N型硅磷硅玻璃第46頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月什么是磷硅玻璃？在擴(kuò)散過程中發(fā)生如下反應(yīng)：POCl3分解產(chǎn)生的P2O5淀積在硅片表面，

P2O5與Si反應(yīng)生成SiO2和磷原子。這樣就在硅片表面形成一層含有磷元素的SiO2，稱之為磷硅玻璃。氫氟酸是無色透明的液體，具有較弱的酸性、易揮發(fā)性和很強(qiáng)的腐蝕性。但氫氟酸具有一個(gè)很重要的特性是它能夠溶解二氧化硅，因此不能裝在玻璃瓶中。在半導(dǎo)體生產(chǎn)的清洗和腐蝕工藝中，主要就利用氫氟酸的這一特性來除去硅片表面的二氧化硅層。第47頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月PECVD插片放入潔凈柜檢查推入上料區(qū)取料卸片運(yùn)行程序送入下道工序填寫表單第48頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月太陽電池制造過程-PECVD在硅片表面鍍上一層深藍(lán)色的氮化硅膜可以充分吸收太陽光，降低反射在硅片表面有氫鈍化的作用氮化硅膜P型半導(dǎo)體硅P型硅N型硅第49頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月PECVD沉積SiN利用硅烷（SiH4）與氨氣（NH3）在等離子體中反應(yīng)。SiH4+NH3SiNH+3H22SiH4+N22SiNH+3H2太陽電池制造過程-PECVD第50頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月PECVD：PlasmaEnhanceChemicalVapourDeposition

等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積

在太陽電池表面沉積深藍(lán)色減反膜-SiN膜。其還具有卓越的抗氧化和絕緣性能，同時(shí)具有良好的阻擋鈉離子、掩蔽金屬和水蒸汽擴(kuò)散的能力；它的化學(xué)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。除SiN膜外，TiO2，SiO2也可作為減反膜第51頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月絲網(wǎng)印刷上料檢查承載盒上料PECVD鍍膜后的硅片網(wǎng)版印刷背電極印刷背電場印刷正面柵線印刷第52頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月太陽電池制造過程-絲網(wǎng)印刷絲網(wǎng)印刷的原理

通過刮條擠壓絲網(wǎng)彈性變形后將漿料漏印在需印刷的材料上的一種方式,這是目前普遍采用的一種電池工藝.絲網(wǎng)印刷的流程

上料—絲印第一道—烘箱1—絲印第二道—烘箱2—絲印第三道—燒結(jié)爐烘箱的作用

先烘干硅片上的漿料，去處漿料中的有機(jī)成分。燒結(jié)爐的結(jié)構(gòu)

烘干區(qū)—燒結(jié)區(qū)—回溫區(qū)（冷卻區(qū)）燒結(jié)爐的作用

先烘干硅片上的漿料，去處漿料中的有機(jī)成分，通過高溫使硅金屬與漿料形成歐姆接觸.

所謂歐姆接觸:半導(dǎo)體材料與金屬接觸時(shí)沒有形成整流接觸,歐姆接觸具有線形和對稱的V—I特性，且接觸時(shí)的電阻遠(yuǎn)小于材料電阻的一種接觸，因此當(dāng)電流通過時(shí)，良好的歐姆接觸不會產(chǎn)生顯著的壓降和功耗。第53頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月絲網(wǎng)印刷原材料的特性

硅片的廠家、型號、批次、厚度、尺寸、少子壽命、對角線絲網(wǎng)印刷的輔助材料

刮條、漿料、膠帶、封網(wǎng)漿、酒精、松油醇絲網(wǎng)印刷表單的填寫

工序流程卡、電池生產(chǎn)記錄、首檢記錄、漿料領(lǐng)用/使用記錄、刮條更換記錄、網(wǎng)板更換記錄、網(wǎng)板使用壽命跟蹤記錄、臺面稱重記錄、碎片稱重記錄、設(shè)備維護(hù)申請單…第54頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月太陽電池制造過程-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的漿料是銀漿作用：易于焊接背電極第55頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月太陽電池制造過程-背電場印刷通過燒結(jié)穿透背面PN結(jié)，和P型硅形成良好的歐姆接觸。使用的漿料是鋁漿作用：收集載流子背電場第56頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月太陽電池制造過程-正面電極印刷正面電極有主柵線和副柵線組成在太陽電池正面絲網(wǎng)印刷銀漿，形成負(fù)電極作用：收集電流主柵線副柵線副柵線主柵線第57頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月絲網(wǎng)印刷絲網(wǎng)印刷中的注意事項(xiàng):

1保持印刷平臺的清潔,隨時(shí)清除臺面上的任何碎片和異物,防止產(chǎn)生碎片或損壞網(wǎng)版。2及時(shí)清理行走臂和烘箱里的碎片,防止堵塞電機(jī)或產(chǎn)生新的碎片。

3印刷臺上的貼紙要平整、干凈，否則易引起碎片或報(bào)警。

4根據(jù)具體情況,及時(shí)調(diào)整印刷參數(shù).(參數(shù)調(diào)整原則另述)。

5出現(xiàn)報(bào)警時(shí)應(yīng)首先查看報(bào)警信息顯示,然后采取相應(yīng)措施。

6機(jī)器自動運(yùn)行時(shí)不要打開或調(diào)用需手動狀態(tài)下運(yùn)行的軟件功能（如攝像校正，輸入輸出顯示控制等），否則會造成死機(jī)。安全防護(hù)事項(xiàng)：

1嚴(yán)禁隨意拆除機(jī)器上防護(hù)用的護(hù)蓋或門鎖。2嚴(yán)禁兩人同時(shí)操作機(jī)器，尤其在設(shè)備異常時(shí)。3嚴(yán)禁將物件放在機(jī)器運(yùn)動部件（如印刷平臺、行走臂、烘箱托盤等）上。

3嚴(yán)禁在機(jī)器運(yùn)行時(shí)從運(yùn)動的部件上取放電池片或做其它操作，需要時(shí)必須停機(jī)操作，長時(shí)間停機(jī)清理碎片或維護(hù)時(shí)應(yīng)將旋鈕選擇在Manual(手動)模式。4機(jī)器運(yùn)行時(shí)如有異常現(xiàn)象，應(yīng)立即停機(jī)，并通知設(shè)備維護(hù)。

第58頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月分類檢測吸片包裝入庫貼標(biāo)識分類測試臺檢測數(shù)據(jù)打印標(biāo)簽QC檢驗(yàn)上料檢查第59頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月分類檢測1．測試系統(tǒng)構(gòu)成本系統(tǒng)由閃光燈、太陽能脈沖仿真器、可編程負(fù)載模擬裝置、溫度檢測裝置、光強(qiáng)測量電池、測試架和分檢系統(tǒng)。示意圖如下（不包括分檢系統(tǒng)）。第60頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月2．工作原理：本系統(tǒng)通過模擬AM（AirMass）1.51000W/m2太陽光脈沖照射PV電