太阳能电池工艺培训课件

太阳能电池工艺培训浙江正泰太阳能科技有限公司技术部：王光辉太阳能电池工艺培训浙江正泰太阳能科技有限公司技术部：王光辉1目录引言太阳电池结构太阳电池片生产工艺流程目录引言2人类社会面临的能源现状一次能源的面临枯竭；社会发展对能源需求的增加，加剧全球能源紧张。环境恶化的压力和减排CO2的需要，促进了可再生能源的利用。光伏技术是最直接和有效的途径和方法。人类社会面临的能源现状一次能源的面临枯竭；社会发展对能源需求3相关的政策日本、欧洲、美国已经出台相关政策和法令,鼓励和补贴可再生能源发展2005年3月中华人民共和国主席令33号正式颁布了《中华人民共和国可再生能源法》，2006年开始实施相关的政策日本、欧洲、美国已经出台相关政策和4太阳能发电整个产业链太阳能发电整个产业链5太阳电池的历史1839年法国实验物理学家EdmundBacquerel（贝克勒尔）发现了光生伏特效应1941年奥尔在硅上发现了光伏效应1954年Chaipin（恰宾）和Carlson(卡尔松)等人在贝尔实验室制成了光电转换效率达6%的世界上第一块实用的硅太阳电池，标志着太阳电池研制工作的重大进展1959年第一个光电转换效率为5％的多晶硅太阳电池问世1960年硅太阳电池发电首次并入常规电网1975年，美国科学家制作出非晶硅太阳电池80年代初，太阳电池开始规模化生产太阳电池的历史1839年法国实验物理学家EdmundBa6

太阳电池按材料分类太阳电池—将太阳光能直接转换为电能的半导体器件●

种类●硅太阳电池1)

硅太阳电池1)单晶硅片2)

化合物太阳电池2)多晶硅片3)

染料敏化电池3)非晶硅薄膜4)硒光电池4)多晶硅薄膜太阳电池按材料分类太阳电池—将太阳光能直接转换为电能的半导7太阳电池结构正电极铝背场负电极主栅线负电极子栅线太阳电池结构正电极铝背场负电极主栅线负电极子栅线8单晶与多晶硅片单晶和多晶硅片的生产工艺不一，多晶是正方的，单晶硅片的四个角是有弧度的,准方片对于成品电池更好区分：单晶电池表面状态均一，而多晶表面有花纹。尺寸:103x103,125x125,150x150,156x156单晶与多晶硅片单晶和多晶硅片的生产工艺不一，多晶是正方的，单9

太阳电池的工作过程

—光生伏特效应吸收光子，产生电子空穴对电子空穴对被内建电场分离，在PN结两端产生电势将PN结用导线连接，形成电流在太阳电池两端连接负载，实现了将光能向电能的转换太阳电池的工作过程

10太阳能电池片生产工艺流程测试分选制绒去磷硅玻璃烧结印刷电极PECVD等离子刻蚀组件扩散太阳能电池片生产工艺流程测试分选制绒去磷硅玻璃烧结印刷电极P11太阳电池制造过程1-制绒1.单晶：制绒：NaOH、Na2SiO3、IPA(异丙醇)清洗：HCl、HF2.多晶：制绒：HNO3、

HF清洗：HCl、HF制绒的作用：减少光的反射太阳电池制造过程1-制绒1.单晶：12制绒的原理IPA：消泡剂Na2SiO3：控制反应速度HCl：氯离子能与Pt2+、Au3+、Ag+、Cu+、Cd2+、Hg2+等金属离子形成可溶于水的络合物，达到去除硅片表面的金属离子的作用。HF：去除硅片表面的硅酸钠和氧化物制绒的原理IPA：消泡剂13单晶硅绒面单晶硅绒面14多晶硅绒面多晶硅绒面15太阳电池制造过程2-扩散在P型半导体表面掺杂五价元素磷在硅片表面形成P-N结P型半导体硅扩散的目的：形成P-N结太阳电池制造过程2-扩散在P型半导体表面掺杂P型半导体硅扩散16扩散装置示意图扩散装置示意图17扩散原理POCl3在高温下（>600℃）分解生成五氯化磷（PCl5）和五氧化二磷（P2O5），有充足的氧气时，其反应式如下：生成的P2O5在扩散温度下与硅反应，生成二氧化硅（SiO2）和磷原子，其反应式如下：扩散原理POCl3在高温下（>600℃）分解生成五氯化磷（P18太阳电池制造过程3-等离子体刻蚀

目的：去除边缘PN结，防止上下短路磷硅玻璃磷硅玻璃P型硅N型硅N型硅太阳电池制造过程3-等离子体刻蚀目的：去除边缘PN结，防19首先，母体分子CF4在高能量的电子的碰撞作用下分解成多种中性基团或离子。其次，这些活性粒子由于扩散或者在电场作用下到达SiO2表面，并在表面上发生化学反应。生产过程中，在中CF4掺入O2，这样有利于提高Si和SiO2的刻蚀速率。首先，母体分子CF4在高能量的电子的碰撞作用20太阳电池制造过程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型硅太阳电池制造过程4-去磷硅玻璃用HF酸把上下表面的磷硅玻璃去21扩散过程中在硅片表面形成一层含有磷元素的SiO2，称之为磷硅玻璃。

什么是磷硅玻璃？扩散过程中在硅片表面形成一层含有磷元素的SiO2，称之为磷硅22氢氟酸能够溶解二氧化硅是因为氢氟酸能与二氧化硅作用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。总反应式为：磷硅玻璃的去除氢氟酸能够溶解二氧化硅是因为氢氟酸能与二氧化硅作用生成易挥发23PECVD=PlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition即“等离子增强化学气相沉积”。它是借助微波使气体（硅烷，氨气）电离，而在硅片上沉积薄膜（氮化硅）的一种方法。太阳电池制造过程5-PECVDPECVD太阳电池制造过程5-PECVD24PECVD的作用

在太阳电池表面沉积深蓝色减反膜SiNxHy膜。其还具有卓越的抗氧化和绝缘性能，同时具有良好的阻挡钠离子、阻挡金属和水蒸汽扩散的能力；它的化学稳定性也很好，除氢氟酸和热磷酸能缓慢腐蚀外，其它酸与它基本不起作用。

PECVD的作用在太阳电池表面沉积深蓝色减反膜SiN25PECVD的反应过程PECVD的反应过程26太阳电池制造过程6-背电极印刷在太阳电池背面丝网印刷印上引出电极使用浆料是银铝浆背电极太阳电池制造过程6-背电极印刷在太阳电池背面丝网印刷印上引27太阳电池制造过程7-背电场印刷在太阳电池背面丝网印刷铝浆通过烧结穿透背面PN结和P型硅形成良好的接触背电场太阳电池制造过程7-背电场印刷在太阳电池背面丝网印刷铝浆背电28太阳电池制造过程8-正电极印刷在太阳电池正面丝网印刷银浆，形成负电极正面电极有主栅线和副栅线组成主栅线副栅线太阳电池制造过程8-正电极印刷在太阳电池正面丝网印刷银浆，形29丝网印刷的原理刮刀推挤浆料,并借由网版刮刀面起伏之网结阻拦,使浆料呈逆向滚动状态,当浆料行进至版膜图文区时即往下穿透网孔接触硅片,刮刀继续往前推移时,则因网版张力及离版间距,使浆料脱离网版附着于硅片上,达成印刷的目的。丝网印刷的原理刮刀推挤浆料,并借由网版刮刀面起伏之网结30太阳电池制造过程9-烧结硅片从炉子的入口处进入干燥区，随着温度的升高，硅片上的浆料中的溶剂释放出来，环境气体吸收从浆料溢出的有机溶剂，释放出来的有机溶剂通过废气抽气管排出干燥区；太阳电池制造过程9-烧结硅片从炉子的入口处进入干燥区，随着温31太阳电池制造过程9-烧结硅片由干燥区进入快速烧结区，随着温度的继续升高，浆料的有机粘合剂成分将被耗尽，浆料中的银或铝单质渗入硅片表面形成电极或电场；太阳电池制造过程9-烧结硅片由干燥区进入快速烧结区，随着温度32

光强：1000W/m2光谱分布：AM1.5电池温度：25℃太阳电池制造过程10-测试分选通过模拟太阳灯光照射到电池片表面测试太阳电池的电性能参数光强：1000W/m2光谱分布：AM1.533太阳电池电性能参数太阳电池的电性能参数：Isc、VocImpVmp、Pmax、Rs、Rsh、FF、EFF太阳电池电性能参数太阳电池的电性能参数：34短路电流（Isc）：理想情况下，等于光生电流IL。影响因素：面积、光强、温度125太阳电池5A左右156太阳电池8A左右开路电压（Voc）：影响因素：光强、温度、材料特性晶体硅太阳电池600mV左右填充因子（FF）：最大输出功率与开路电压和短路电流乘积之比 FF=Pm/VOCISC=VmIm/VOCISC

影响因素：串联电阻、并联电阻转换效率（η）：

太阳电池电性能参数短路电流（Isc）：理想情况下，等于光生电流IL。太阳电池35谢谢!谢谢!36太阳能电池工艺培训浙江正泰太阳能科技有限公司技术部：王光辉太阳能电池工艺培训浙江正泰太阳能科技有限公司技术部：王光辉37目录引言太阳电池结构太阳电池片生产工艺流程目录引言38人类社会面临的能源现状一次能源的面临枯竭；社会发展对能源需求的增加，加剧全球能源紧张。环境恶化的压力和减排CO2的需要，促进了可再生能源的利用。光伏技术是最直接和有效的途径和方法。人类社会面临的能源现状一次能源的面临枯竭；社会发展对能源需求39相关的政策日本、欧洲、美国已经出台相关政策和法令,鼓励和补贴可再生能源发展2005年3月中华人民共和国主席令33号正式颁布了《中华人民共和国可再生能源法》，2006年开始实施相关的政策日本、欧洲、美国已经出台相关政策和40太阳能发电整个产业链太阳能发电整个产业链41太阳电池的历史1839年法国实验物理学家EdmundBacquerel（贝克勒尔）发现了光生伏特效应1941年奥尔在硅上发现了光伏效应1954年Chaipin（恰宾）和Carlson(卡尔松)等人在贝尔实验室制成了光电转换效率达6%的世界上第一块实用的硅太阳电池，标志着太阳电池研制工作的重大进展1959年第一个光电转换效率为5％的多晶硅太阳电池问世1960年硅太阳电池发电首次并入常规电网1975年，美国科学家制作出非晶硅太阳电池80年代初，太阳电池开始规模化生产太阳电池的历史1839年法国实验物理学家EdmundBa42

太阳电池按材料分类太阳电池—将太阳光能直接转换为电能的半导体器件●

种类●硅太阳电池1)

硅太阳电池1)单晶硅片2)

化合物太阳电池2)多晶硅片3)

染料敏化电池3)非晶硅薄膜4)硒光电池4)多晶硅薄膜太阳电池按材料分类太阳电池—将太阳光能直接转换为电能的半导43太阳电池结构正电极铝背场负电极主栅线负电极子栅线太阳电池结构正电极铝背场负电极主栅线负电极子栅线44单晶与多晶硅片单晶和多晶硅片的生产工艺不一，多晶是正方的，单晶硅片的四个角是有弧度的,准方片对于成品电池更好区分：单晶电池表面状态均一，而多晶表面有花纹。尺寸:103x103,125x125,150x150,156x156单晶与多晶硅片单晶和多晶硅片的生产工艺不一，多晶是正方的，单45

太阳电池的工作过程

—光生伏特效应吸收光子，产生电子空穴对电子空穴对被内建电场分离，在PN结两端产生电势将PN结用导线连接，形成电流在太阳电池两端连接负载，实现了将光能向电能的转换太阳电池的工作过程

46太阳能电池片生产工艺流程测试分选制绒去磷硅玻璃烧结印刷电极PECVD等离子刻蚀组件扩散太阳能电池片生产工艺流程测试分选制绒去磷硅玻璃烧结印刷电极P47太阳电池制造过程1-制绒1.单晶：制绒：NaOH、Na2SiO3、IPA(异丙醇)清洗：HCl、HF2.多晶：制绒：HNO3、

HF清洗：HCl、HF制绒的作用：减少光的反射太阳电池制造过程1-制绒1.单晶：48制绒的原理IPA：消泡剂Na2SiO3：控制反应速度HCl：氯离子能与Pt2+、Au3+、Ag+、Cu+、Cd2+、Hg2+等金属离子形成可溶于水的络合物，达到去除硅片表面的金属离子的作用。HF：去除硅片表面的硅酸钠和氧化物制绒的原理IPA：消泡剂49单晶硅绒面单晶硅绒面50多晶硅绒面多晶硅绒面51太阳电池制造过程2-扩散在P型半导体表面掺杂五价元素磷在硅片表面形成P-N结P型半导体硅扩散的目的：形成P-N结太阳电池制造过程2-扩散在P型半导体表面掺杂P型半导体硅扩散52扩散装置示意图扩散装置示意图53扩散原理POCl3在高温下（>600℃）分解生成五氯化磷（PCl5）和五氧化二磷（P2O5），有充足的氧气时，其反应式如下：生成的P2O5在扩散温度下与硅反应，生成二氧化硅（SiO2）和磷原子，其反应式如下：扩散原理POCl3在高温下（>600℃）分解生成五氯化磷（P54太阳电池制造过程3-等离子体刻蚀

目的：去除边缘PN结，防止上下短路磷硅玻璃磷硅玻璃P型硅N型硅N型硅太阳电池制造过程3-等离子体刻蚀目的：去除边缘PN结，防55首先，母体分子CF4在高能量的电子的碰撞作用下分解成多种中性基团或离子。其次，这些活性粒子由于扩散或者在电场作用下到达SiO2表面，并在表面上发生化学反应。生产过程中，在中CF4掺入O2，这样有利于提高Si和SiO2的刻蚀速率。首先，母体分子CF4在高能量的电子的碰撞作用56太阳电池制造过程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型硅太阳电池制造过程4-去磷硅玻璃用HF酸把上下表面的磷硅玻璃去57扩散过程中在硅片表面形成一层含有磷元素的SiO2，称之为磷硅玻璃。

什么是磷硅玻璃？扩散过程中在硅片表面形成一层含有磷元素的SiO2，称之为磷硅58氢氟酸能够溶解二氧化硅是因为氢氟酸能与二氧化硅作用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。总反应式为：磷硅玻璃的去除氢氟酸能够溶解二氧化硅是因为氢氟酸能与二氧化硅作用生成易挥发59PECVD=PlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition即“等离子增强化学气相沉积”。它是借助微波使气体（硅烷，氨气）电离，而在硅片上沉积薄膜（氮化硅）的一种方法。太阳电池制造过程5-PECVDPECVD太阳电池制造过程5-PECVD60PECVD的作用

在太阳电池表面沉积深蓝色减反膜SiNxHy膜。其还具有卓越的抗氧化和绝缘性能，同时具有良好的阻挡钠离子、阻挡金属和水蒸汽扩散的能力；它的化学稳定性也很好，除氢氟酸和热磷酸能缓慢腐蚀外，其它酸与它基本不起作用。

PECVD的作用在太阳电池表面沉积深蓝色减反膜SiN61PECVD的反应过程PECVD的反应过程62太阳电池制造过程6-背电极印刷在太阳电池背面丝网印刷印上引出电极使用浆料是银铝浆背电极太阳电池制造过程6-背电极印刷在太阳电池背面丝网印刷印上引63太阳电池制造过程7-背电场印刷在太阳电池背面丝网印刷铝浆通过烧结穿透背面PN结和P型硅形成良好的接触背电场太阳电池制造过程7-背电场印刷在太阳电池背面丝网印刷铝浆背电64太阳电池制造过程8-正电极印刷在太阳电池正面丝网印刷银浆，形成负电极正面电极有主栅线和副栅线组成主栅线副栅线太阳电池制造过程8-正电极印刷在太阳电池正面丝网印刷银浆，形65丝网印刷的原理刮刀推挤浆料,并借由网版刮刀面起伏之网结阻拦,使浆料呈逆向滚动状态,当浆料行进至版膜图文区时即往下穿透网孔接触硅片,刮刀继续往前推移时,则因网版张力及离版间距,使浆料脱离网版附着于硅片上,达成印刷的目的。丝网印刷的原理刮刀推挤浆料,并借由网版刮刀面起伏之网结66太阳电池制造过程9-烧结硅片从炉子的入口处进入干燥区，随着温度的升高，硅片上的浆料中的溶剂释放出来，环境气体吸收从浆料溢出的有机溶剂，释放出来的有机溶剂通过废气抽气管排出干燥区；太阳电池制造过程9-烧结硅片从炉子的入口处进入干燥区，随着