晶体硅太阳能电池生产工艺资料

1、、硅片检测硅片是太阳能电池片的载体，硅片质量的好坏直接决定了太阳能电池片转换效率的高低，因此需要对来料硅片进行检测。该工序主要用来对硅片的一些技术参数进行在线测量，这些参数主要包括硅片表面不平整度、少子寿命（10us）、电阻率、P/N型和微裂纹等。该组设备分自动上下料、硅片传输、系统整合部分和四个检测模块。其中，光伏硅片检测仪对硅片表面不平整度进行检测，同时检测硅片的尺寸和对角线等外观参数；微裂纹检测模块用来检 测硅片的内部微裂纹； 另外还有两个检测模组， 其中一个在线测试模组主要测试硅片体电阻 率和硅片类型，另一个模块用于检测硅片的少子寿命。在进行少子寿命和电阻率检测之前， 需要先对硅片的对

2、角线、 微裂纹进行检测，并自动剔除破损硅片。 硅片检测设备能够自动装 片和卸片，并且能够将不合格品放到固定位置，从而提高检测精度和效率。、表面制绒 单晶硅绒面的制备是利用硅的各向异性腐蚀， 在每平方厘米硅表面形成几百万个四面方锥体也即金字塔结构。 由于入射光在表面的多次反射和折射， 增加了光的吸收， 提高了电池的短路电流和转换效率。 硅的各向异性腐蚀液通常用热的碱性溶液， 可用的碱有氢氧化钠， 氢氧化钾、氢氧化锂和乙二胺等。大多使用廉价的浓度约为1%的氢氧化钠稀溶液来制备绒面硅，腐蚀温度为 70- 85。为了获得均匀的绒面，还应在溶液中酌量添加醇类如乙醇和异丙醇等作为络合剂，以加快硅的腐蚀。

3、制备绒面前， 硅片须先进行初步表面腐蚀， 用碱性或酸性腐 蚀液蚀去约2025 dmi在腐蚀绒面后，进行一般的化学清洗。经过表面准备的硅片都不宜 在水中久存，以防沾污，应尽快扩散制结。三、扩散制结太阳能电池需要一个大面积的PN结以实现光能到电能的转换，而扩散炉即为制造太阳能电池PN结的专用设备。管式扩散炉主要由石英舟的上下载部分、废气室、炉体部分和气柜部 分等四大部分组成。 扩散一般用三氯氧磷液态源作为扩散源。 把 P 型硅片放在管式扩散炉的石英容器内， 在 850-900 摄氏度高温下使用氮气将三氯氧磷带入石英容器， 通过三氯氧磷和硅片进行反应，得到磷原子。 经过一定时间，磷原子从四周进入硅片

4、的表面层， 并且通过硅原子之间的空隙向硅片内部渗透扩散， 形成了 N 型半导体和P 型半导体的交界面， 也就是PN结。这种方法制出的PN结均匀性好，方块电阻的不均匀性小于百分之十，少子寿命可大于10mso制造PN结是太阳电池生产最基本也是最关键的工序。因为正是PN结的形成，才使电子和空穴在流动后不再回到原处，这样就形成了电流，用导线将电流引出，就是直流电。四、去磷硅玻璃该工艺用于太阳能电池片生产制造过程中， 通过化学腐蚀法也即把硅片放在氢氟酸溶液中浸泡， 使其产生化学反应生成可溶性的络和物六氟硅酸， 以去除扩散制结后在硅片表面形成的一层磷硅玻璃。在扩散过程中，POCL* O2反应生成P2O5淀

5、积在硅片表面。P2O5与Si反应又生成 SiO2 和磷原子， 这样就在硅片表面形成一层含有磷元素的 SiO2， 称之为磷硅玻璃。去磷硅玻璃的设备一般由本体、 清洗槽、 伺服驱动系统、 机械臂、 电气控制系统和自动配酸系统等部分组成，主要动力源有氢氟酸、氮气、压缩空气、纯水，热排风和废水。氢氟酸能够溶解二氧化硅是因为氢氟酸与二氧化硅反应生成易挥发的四氟化硅气体。若氢氟酸过量，反应生成的四氟化硅会进一步与氢氟酸反应生成可溶性的络和物六氟硅酸。五、等离子刻蚀由于在扩散过程中， 即使采用背靠背扩散， 硅片的所有表面包括边缘都将不可避免地扩散上磷。PN结的正面所收集到的光生电子会沿着边缘扩散有磷的区域流

6、到PN结的背面，而造成短路。因此，必须对太阳能电池周边的掺杂硅进行刻蚀，以去除电池边缘的PN结。通常采用等离子刻蚀技术完成这一工艺。 等离子刻蚀是在低压状态下， 反应气体 CF4 的母体分子在 射频功率的激发下， 产生电离并形成等离子体。 等离子体是由带电的电子和离子组成， 反应 腔体中的气体在电子的撞击下，除了转变成离子外，还能吸收能量并形成大量的活性基团。 活性反应基团由于扩散或者在电场作用下到达SiO2 表面，在那里与被刻蚀材料表面发生化学反应， 并形成挥发性的反应生成物脱离被刻蚀物质表面， 被真空系统抽出腔体。六、镀减反射膜抛光硅表面的反射率为35%,为了减少表面反射, 提高电池的转换

7、效率, 需要沉积一层氮化硅减反射膜。现在工业生产中常采用PECVD备制备减反射膜。PECVEW等离子增强型化学气相沉积。 它的技术原理是利用低温等离子体作能量源， 样品置于低气压下辉光放电的阴极上，利用辉光放电使样品升温到预定的温度，然后通入适量的反应气体SiH4和NH3气体经一系列化学反应和等离子体反应， 在样品表面形成固态薄膜即氮化硅薄膜。 一般情况下， 使用 这种等离子增强型化学气相沉积的方法沉积的薄膜厚度在70nm左右。这样厚度的薄膜具有光学的功能性。 利用薄膜干涉原理， 可以使光的反射大为减少， 电池的短路电流和输出就有 很大增加，效率也有相当的提高。七、丝网印刷太阳电池经过制绒、扩

8、散及PECV旁工序后，已经制成PN结，可以在光照下产生电流，为了将产生的电流导出，需要在电池表面上制作正、 负两个电极。制造电极的方法很多， 而丝 网印刷是目前制作太阳电池电极最普遍的一种生产工艺。 丝网印刷是采用压印的方式将预定 的图形印刷在基板上， 该设备由电池背面银铝浆印刷、 电池背面铝浆印刷和电池正面银浆印 刷三部分组成。 其工作原理为： 利用丝网图形部分网孔透过浆料， 用刮刀在丝网的浆料部位 施加一定压力， 同时朝丝网另一端移动。 油墨在移动中被刮刀从图形部分的网孔中挤压到基 片上。 由于浆料的粘性作用使印迹固着在一定范围内， 印刷中刮板始终与丝网印版和基片呈 线性接触，接触线随刮刀

9、移动而移动，从而完成印刷行程。八、快速烧结经过丝网印刷后的硅片，不能直接使用，需经烧结炉快速烧结，将有机树脂粘合剂燃烧掉，剩下几乎纯粹的、 由于玻璃质作用而密合在硅片上的银电极。 当银电极和晶体硅在温度达到共晶温度时， 晶体硅原子以一定的比例融入到熔融的银电极材料中去， 从而形成上下电极的欧姆接触， 提高电池片的开路电压和填充因子两个关键参数， 使其具有电阻特性， 以提高电池片的转换效率。烧结炉分为预烧结、烧结、 降温冷却三个阶段。 预烧结阶段目的是使浆料中的高分子粘合剂分解、 燃烧掉， 此阶段温度慢慢上升； 烧结阶段中烧结体内完成各种物理化学反应， 形成电阻膜结构， 使其真正具有电阻特性，

10、该阶段温度达到峰值； 降温冷却阶段， 玻璃冷却硬化并凝固，使电阻膜结构固定地粘附于基片上。九、外围设备在电池片生产过程中，还需要供电、动力、给水、排水、暖通、真空、特汽等外围设施。消防和环保设备对于保证安全和持续发展也显得尤为重要。一条年产50M屣力的太阳能电池片生产线，仅工艺和动力设备用电功率就在1800KW左右。工艺纯水的用量在每小时15吨左右，水质要求达到中国电子级水GB/T11446.1-1997中EW-1级技术标准。工艺冷却水用量也在每小时 15 吨左右，水质中微粒粒径不宜大于10 微米，供水温度宜在 15- 20。真空排气量在300M3/H左右。同时，还需要大约氮气储罐 20立方米

11、，氧气储罐10立方米。考虑到特 殊气体如硅烷的安全因素，还需要单独设置一个特气间， 以绝对保证生产安全。另外， 硅烷 燃烧塔、污水处理站等也是电池片生产的必备设施。 -生产工艺一清洗和表面腐蚀表面腐蚀的日机MU岫硅片表附 卜2 011m廊切割触仁饰泡制备做岫除.表面岫的方法：总件和做性悔曲L被性腐曲常用的帆蝴为加热到8 09 0c的2 0%3 0%的NaOH或K OH常温由于做液腐油的不向用t多曲同尚蚀小献用做性溶液腐M因为 如果扁ttt度过快或属惊时间过k4M界处会形成自阶.为以后电极的制备带来 Ml轴MM艇阳触恸/2 船寓M利川各向卜帆的用愿乙网和榻鼾K混音常淑愠片表面必尚帆 鲂假的M决利

12、邮圳做性滞浓醐会入台献I问息但梭阑RtttftH快 血&F控制.H这种粉液的废液也总以处电物料及耗材：附蚀击20%30%的NaOH生产工艺一制绒低触翻机瓶棚央的3r的v例反射常依氐 赃郴漉也 献原物料及：化学腐相加20%30%的NaOH.机械刎t：国内运用的厂家不清也制缄的目也,为的激地雕硅表醐发机除了沉幽反层他表:他 触吃个可制 龙理想的表内闻构（城而）为倒金字塔物制绩的旅；机械嫄法和化学腐蚀法L机械刻傅利用V小刀在此表面厚擦以形成规则的V踹，从而形瞄则的，就事用单刀抓胤用热能得到优质的表血织机但是觥速度太此采用多川河时抓植 又容。破坏硅片.2化学隔馋法可以在群表面形成不规则的倒金字塔形象梯

13、但是由于多仙硅的井向导 件,邛得化学腐蚀力俳以应用到多曲什棘成醐构的制缸反应离子和蛾术 也可以作为形勰构的方法.它首先在群表而沉积一层端层.然后用光刻技术在 像卷层上印出机构根科接fi就用反应H子刷蚀方法制备出表面纵构.用这种方法 可以在硅表面制备出姗:状啷状健，麻而发辨胞可以降低到Q. 4%. 而且不论是单晶族还是多晶任都适用I R是这种方法费用较正表面级面化由于助航理（10。）口 片，可利用复氧化的溶液对单 品桂片进行各向相岫的物 点来制备微面.当各向并性因 子10时（所谓各向和邸于 就是（100）面与（111）面单 品就触率之比），可以得 到蟒聃的金字翱牖雍 体毓的假面.颇具极光 面取大

14、,反射率低的带点。可 提群品蚁出电池的短路电 温从而提林用电池的光电 懒奸04182，Ex-axUr2 2由此可肪微面极光面积比光做到年仙73瑞当一束强皮为RO的光投射到田中的A点，产生反热光叫和进 入硅中的折射光反射光。可以继线投射到另一方雅的B点, 产生二次反射光队和进入半导体的折射光叫；而对光面电池就 不产生这第二次的入社经计算可知还有11%的二次反射光可能 进行弟三次反射和折期由此可算符线面的反*率为9.04%.ReflectedReflectedReflected生产工艺一扩散扩散制结的目的：为了能够形成有效的PN缘有利于电池电极的形成.扩散制结的方法，工业中蚓的医1.用氯气通过液态

15、的POC 1 3,将所需的杂翩廉流气体输运至向温钟体和I， 杂脚榔度约几。恂丸2,3处理也沉积在表前出科外：响J&体冰处扪ft.这样就形成了Tn +/n层 图构有利于后续电f,凶力伤而卬恤技术中，n+层不1以和金可电极柩成物I,而且可以防止电极制备山中金护吁犷懒入 雌内部.理想的pn结应当具有如下结构:在“表随*了似招电机隋一个就杂的n+区外真Ml都是T 度郴。州为神电极卜的叶Q祇可以仔代接触领，以K. I- 也也可以阳灿极带来的表血上会损失，而翻时%间的低电的表面复函 底 耐膨电极之间的低核杂购区!I有较低的顺乱可以得到较U的光用物和较 %的开居电JR原物料及耗材：氮气和般P0CL3JI体例

16、枷怀清也表而成触目临函械是好电池制备过程中一个至南要的;K它不仅败了光电怵的效率, 而眦决定了电极的制备.表面成腹的方法：1. M也学弋相沉积（IPCVD）彳摄I嘏积上规以SIH2CI2, SIHCI3、 SM4或SiH4jj反应反体在一定的豺气第下反应生成生原产并沉积在加 热的村底上,村底材料一财用Si、SiO2, Si3N4宰2,等好蝌化学气翩积（PECVD）糖料及物：I原物科麟 二 晒H2Q2 , SiHCB - Sid顿$iH4具制假/ 。样则的也就不-札1m菱震堡罩裳器落岩点靠 赞黑。相器襄姆肆静瞿嘉麟 狗唯粢蜀鼻嗑翼翟蕊脸斯* 翟小葛雷崎甥嘀盛田襄息蛰叵 嗡蜃龚华N_S*M哦鸯岔N

17、一家普A篦 ZN + S ;Ne_s f S + m一S较目以*0日翱眯。构 鎏至窈划着黑置Ian喏006.M 搦包蠡最劈藕集霸誉3d (8A3d运I更厂科K不龌哪的纵深比，能够更好地吸收战流A目前这种工艺已经在商效大面积的太阳电池上得到r大观模的应用.这种方法的主要缺点足合金中包含的n i 和c u对环境只有破坏作用,利要额外费用来清除工业废物.2.丝网卬刷由传统的丝网印刷制备电极技术已经成熟并经大面枳应用，完 全取代它需要:花费大盘金钱，而H它没方化学废物需要处理，因此如何改 进现有的平面印刷技术，使得它的电极宽度(1 5 02 0 0 um)减小 到可以和说覆电极相媲美.也要足两家H本的

18、厂家在供应俄浆和铝浆.制备电极的目的，电极的制曾是阳11池制备过即关1暨的步,它不仅，定f发财区的绵砥uh 定r电池的串联电到口被金属由忐i. H.生产工艺一制备电极(1)制备电极的方法，1.激光刻植理栅理想的电极应n不低的中联电阻和小的表面构盖率，为r得 到这样的电极，这种方i是在表面受到保护的轻搀杂基体匕用激光或者 机械的方法刻划出电极机经过清洗之后对电极梢区域进行重接杂，最后 将不同合金按照不同顺序浇注到电极槽内形成电极。用这种方法制备的电 极宽度很窄(2 02 5 um),具有很低的表面覆需率，而且还具有很生产工艺一制背电极(2)制备电极的方法：3,透明电极无论跳用幽印刷技术还是埋裳电

19、极工艺，电池总是有一部分被金属电极段盖。研窕制，不同于卡晶硅电池,轴硅电池表面如耕1 0 %的面积蹦盖,它的输出功率要降低5 0 %,而非晶硅电池的物11与照射面积邮此因此，透明电极受到了人饰X注。这种电极一 般是用Z no 制成，可以用：表照 E是由于硅电池的后芝 粽I要蒯,透明电柠的眺件能和透光，堆在后虹乞中心下断4.锦帆极步卜一种可以整姨而金属摄盖的I：战佛首电极工以这种花完全不用表面电极，而是在电池的肖表砒成肺的曲区，这样就形成产券列的pn ,后川电极将载流什I也后来蟠这种超 发幽成点联哨电极工艺，觥在电邮表面形成诈多P型和n忖区域，怵后用电极力出翻仔.这种.七后用电极的:捌适用于聚加

20、太电也IJ 大JL L则 刷I.原物料 ICdSl CdT。粉！俄浆， FERRO的产品占绝大部份的市场,生产工艺-一背表面钝化背表面钝化的目的:二提 I O音表面钝化的方法：胃&血也苗要冏一仙一 中第m忱化七m联网印I股术将a ni l铝，157 7d 共组;根据A -SI二元相B今犷也!程U会（福态的A 1-s i柑.融，区域理 机,，柑相当,21晨火区当力.：再 一根据济杆”曲线L知.小幺芹彳定力铝,，减个P + L背一血场L ；.：B化 相.时 X . Tunv背H场的卧也:他制 T很大i俯曲妙3升片越躺曲越明显另外,和此仗的方L局部背场1、 I二仲1。整、削、M；被小苇晟I .111

21、%的背颇部评小董充夕周期层氯化制1 国,PERL L原物料及耗材：；变的原物料工铝浆 X I I也cell! 也例用日本的FERRO的品五、生产设备-清洗设备WlMSrCleaning Svsiem：，硅片清洗，绒僦脩，犷散渊诜，取七除，布好岛洗主要肺、：/吸理胱尺寸也能力 Processing Capability,工作温度(t) Processamna r3tiirp，匕/eating temperature of Wet Chemistr M清洗形代 Cleaning Format生产设备T麟主要指标:何处蛔片尺寸一必理能力 Processing Capability“丘依：Quanti

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