太陽能電池生產(chǎn)工藝.ppt

1、單晶硅太陽能電池生產(chǎn)工藝,工藝流程及各環(huán)節(jié)工藝目的和原理,工藝流程,清洗制絨（超聲波清洗減薄噴淋絨面） （噴淋酸洗噴淋漂洗噴淋甩干）擴(kuò)散（合片擴(kuò)散卸片） 刻蝕（疊片上夾具刻蝕插片)洗磷（去磷硅玻璃噴淋甩干）PECVD 絲網(wǎng)印刷 絲印1（背極）絲印2（背場）絲印3（柵極）燒結(jié)（試燒批量燒結(jié)）,超聲波清洗,機(jī)械切片以后會在硅片表面形成1040微米的損傷層，且表面有油脂、松香、石蠟、金屬離子等雜質(zhì)。 工藝目的；主要是去除油脂、松香、石蠟等雜質(zhì)。 工藝原理；超聲振動使油珠滾落，物理去油。 條件；去離子水一定量，溫度6090，時(shí)間1040min。,超聲波清洗機(jī),設(shè)備要求：穩(wěn)定性 好，精確度高（溫 度、時(shí)

2、間），操作 方便（換水方便）。,減薄,工藝目的；去除表面損傷層和部分雜質(zhì)。 工藝原理；利用硅在濃NaOH溶液中的各向同性腐蝕除去損傷層。 Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2 工藝條件；生產(chǎn)常用NaOH溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%左右，溫度855，時(shí)間0.23min 具體據(jù)原始硅片的厚度和表面損傷情況而定。,絨面,目的；制作絨面，減少反射，提升硅片對光吸收效率。 原理；利用Si在稀NaOH溶液中的各向異性腐蝕，在硅片表面形成無數(shù)個36微米的金字塔結(jié)構(gòu)，這樣光照在硅片表面便會經(jīng)過多次反射和折射，增加了對光的吸收。 條件；生產(chǎn)常用NaOH質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%左右，Na2SiO3 1.5%2%，乙醇或異

3、丙醇每次約加200400ml(50L混合液）。溫度855,時(shí)間1545min，具體工藝據(jù)硅片種類、減薄后厚度和上次生產(chǎn)情況而定。 質(zhì)量目標(biāo)：絨面后硅片表面顏色深灰無亮點(diǎn)、均勻、氣泡印小，無籃腳印、白花等現(xiàn)象。400倍顯微鏡下大小符合標(biāo)準(zhǔn)，倒金字塔結(jié)構(gòu)均勻。,酸洗,目的；去除硅片表面金屬離子和絨面后的殘留藥液， 原理；主要利用的是酸堿中和反應(yīng)。 條件；10%鹽酸，時(shí)間10min,漂洗,目的；去除氧化層（SiO2）。 原理；SiO2+6HF=H2SiF6+2H2O 條件；HF溶液8%10%，時(shí)間10min。 注清洗工藝每個小環(huán)節(jié)之后，均需用去離子水將硅片沖洗干凈，以免殘留藥液影響倒下個小環(huán)節(jié)的正常

4、進(jìn)行。 去離子水是指純水，指的是將水中的強(qiáng)電解質(zhì)去除并且將弱電解質(zhì)去除到一定程度的水。其電阻率越大，電導(dǎo)率約小則級別越高。,清洗機(jī),設(shè)備要求：穩(wěn)定性好，精確度高，密閉性能好，有抽風(fēng)裝置，便于標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，操作簡單安全。,烘干,目的：烘干。 原理：熱吹風(fēng)（75 ）去除硅片表面殘留的水。,擴(kuò)散,目的；形成PN結(jié)。 原理；（POCL3液態(tài)源高溫?cái)U(kuò)散），POCL3在高溫下經(jīng)過一系列化學(xué)反應(yīng)生成單質(zhì)P，P在高溫下擴(kuò)散進(jìn)入硅片表面，與本已經(jīng)摻B的硅形成PN結(jié)。 4POCl3+3O22P2O5+6Cl2 2P2O5+5Si5SiO2+4P,擴(kuò)散工藝步驟及條件,進(jìn)舟：速度230280mm/min。 通大氮：時(shí)間

5、5min， 流量270005000ml/min。 通小氮和氧氣：時(shí)間35min，O2流量40040ml/min，N2流量240040ml/min 通大氮和氧氣：時(shí)間5min，流量270005000ml/min。 出舟：速度230280mm/min。 溫度：800900 質(zhì)量目標(biāo)：擴(kuò)散后表面顏色均勻，方塊電阻大小 一般在405歐姆之間.,擴(kuò)散爐,設(shè)備要求： 精確度高 可準(zhǔn)確控制反應(yīng)管 的實(shí)際工藝溫度 和氣 流量。 用于長時(shí)間連續(xù)工作、 高精度、高穩(wěn)定性、 自動控制。,48所三管擴(kuò)散爐,刻蝕,目的；去除周邊短路環(huán)。 原理：在輝光放電條件下，CF4和O2生成等離子體，交替對周邊作用，使周邊電阻增大。

6、 CF4C4+4F- O22O2- F+SiSiF4 SiF4揮發(fā)性高，隨即被抽走。 工藝條件：CF4O2=101 板流：0.350.4A 板壓：1.52KV 壓強(qiáng)：80120Pa 刻蝕時(shí)間：1016min 質(zhì)量目標(biāo);刻邊電阻大于5K，刻邊寬度12mm間。,刻蝕過程的主要反應(yīng),放電過程 e-+CF4CF3+F+2e e-+CF4CF3+F+e- e-+CF3CF2+F+e- O2+e-2O+e- 腐蝕過程 Si+4FSiF4 3Si+4CF34C+3SiF4 2C+3OCO+CO2,等離子體刻蝕機(jī),設(shè)備要求： 工藝重復(fù)性好， 刻蝕速度快、 均勻性好 。 密封性能好、 操作安全,洗磷,目的：去除

7、硅片表面氧化層及擴(kuò)散時(shí)形成的磷硅 玻璃(磷硅玻璃是指P2O5與SiO2的混合物）。 原理：P2O5溶于HF酸 SiO2+6HF=H2SiF6+2H2O H2SiF6可溶于水 條件：HF濃度8-10 洗磷后需用去離子水將硅片沖洗干凈并甩干。,PECVD（等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積）,目的：表面鈍化和減少光的反射，降低載流子復(fù)合速度和增加光的吸收。 原理：硅烷與氨氣反應(yīng)生成氮化硅淀積在硅片表面形成減反射膜。反應(yīng)過程中有大量的氫離子注入，使硅片中懸掛鍵飽和，達(dá)到表面鈍化和體鈍化的目的，有效降低了載流子的復(fù)合，提高了電池的短路電流和開路電壓。 SiH4+NH3Si3N4+10H2,PECVD鍍SiNx:

8、H薄膜-平板式PECVD,PECVD（德）工藝步驟及條件,工藝步驟：分17步。進(jìn)舟慢抽真空快抽真空調(diào)壓恒溫恒壓檢漏調(diào)壓淀積淀積淀積抽真空稀釋尾氣清洗抽真空抽真空充氮退舟。 條件：溫度480，淀積壓強(qiáng)200Pa，射頻功率1800W，抽空設(shè)定壓強(qiáng)0.5pa，進(jìn)出舟設(shè)定15%。 質(zhì)量目標(biāo)：淀積后表面顏色深藍(lán)且均勻。,管式PECVD,設(shè)備要求：管內(nèi)氣氛 均勻、恒溫區(qū)溫度均勻 穩(wěn)定。氣路系統(tǒng)、工藝 管、真空系統(tǒng)密封可靠， 使用安全 。工藝穩(wěn)定性 和重復(fù)性好，精確度高， 射頻頻率穩(wěn)定。,絲網(wǎng)印刷,目的；印刷電極和背場，使電流能夠輸出，提升電池轉(zhuǎn)換效率。 原理：給硅片表面印刷一定圖形的銀漿或鋁漿，通過燒結(jié)后

9、形成歐姆接觸，使電流有效輸出。正面電極通常印成柵線狀，是為了克服擴(kuò)散層的方塊電阻且使光線有較高的透過率。背面電極布滿大部分或整個背面，目的是克服由于電池串聯(lián)而引起的電阻。,絲網(wǎng)印刷工藝步驟及要求,工藝步驟：背極（銀漿） 烘干背場（鋁漿） 烘干柵極（銀漿) 烘干。 要求：背極厚度小于20微米，烘干溫度設(shè)定160 200。 背場厚度2035微米，具體根據(jù)片源而定。烘干溫度160240，具體根據(jù)漿料確定。 柵極要求印刷圖案完整、清晰、均勻、對稱，無 漏漿及較大斷線。烘干溫度160240，具體據(jù)漿料確定。,絲網(wǎng)印刷機(jī),印刷達(dá)標(biāo)的電池片,燒結(jié),目的：形成燒結(jié)合金和歐姆接觸及去除背結(jié)。 原理： 燒結(jié)合金是

10、指高溫下金屬和硅形成的合金，主要有正柵的銀硅合金、背場的鋁硅合金、背電極的銀鋁合金。 燒結(jié)過程實(shí)際上是一個高溫?cái)U(kuò)散過程，是一個對硅摻雜的過程，需加熱到鋁硅共熔點(diǎn)（577）以上。經(jīng)過合金化后，隨著溫度的下降，液相中的硅將重新凝固出來，形成含有少量鋁的結(jié)晶層，它補(bǔ)償了N層中的施主雜質(zhì)，從而得到以鋁為受主雜質(zhì)的P層，達(dá)到了消除背結(jié)的目的。,燒結(jié)工藝條件,燒結(jié)工藝較為靈活，設(shè)定時(shí)應(yīng)考慮以下因素： 燒結(jié)爐的特點(diǎn)，如燒結(jié)溫區(qū)數(shù)目，高溫區(qū)長度，帶速設(shè)定等等。 原始硅片的電阻率。 絨面后硅片厚度。 擴(kuò)散后方塊電阻 印刷背場厚度。,網(wǎng)帶式燒結(jié)爐,設(shè)備要求： 網(wǎng)帶運(yùn)行平穩(wěn)、 溫度均勻、可 靠性高。節(jié)能 環(huán)保，氣流穩(wěn) 定，能提供理 想燃燒環(huán)境且 及時(shí)排出廢氣。,太陽能電池的品質(zhì)要求,盡可能高的轉(zhuǎn)換效率 表面狀況良好（顏色均勻，圖案完整、清晰、對稱）。 低損耗（硅片破損率低）。 彎曲度小。,生產(chǎn)高效率電池片應(yīng)具備的條件,工藝有優(yōu)良的工藝并且與設(shè)備匹配。