郭鹏 太阳能电池原理及工艺中常见问题课件

太阳能电池原理及工艺中常见问题2011年3月2日一电池结构和工作原理二工艺原理和常见问题TextureDiffusionPSGPECVDPrintingCofiring单晶严格长程有序基本无位错，缺陷少，复合低特定浓度碱溶液：各向异性—金字塔多晶长程无序，短程有序大量位错，有晶界、缺陷，复合严重酸溶液：各向同性—小蚯蚓状坑水分子对羟基的屏蔽作用Si+NaOH=NaSiO3+H2Si+4HNO3=SiO2+4NO2+2H2Oslow2NO2+H2O=HNO2+HNO3Si+4HNO2=SiO2+4NO+2H2OfastSiO2+4HF=SiF4+2H2O3SiO2+18HF=3H2SiF6+6H2ONaOH:1%IPA:8%缓冲、释放H2NaSiO3:减缓、成核●绒面对电池性能的影响单晶：12%多晶：20%主要设备捷佳创瑞晶四十八所主要设备RenaSchimid库特勒聚晶●多晶制绒酸洗工艺流程制作绒面DI喷淋NaOH碱洗DI喷淋HF/HCL酸洗N2吹干DI喷淋HNO3:35%HF:10%3℃3Si+4HNO3=3SiO2+4NO+2H2O3SiO2+18HF=3H2SiF6+6H2O18℃5%中和多余的HF和HCL去除多孔硅温度浓度带速腐蚀量绒面尺寸反射率去除金属离子DI电阻率——18MΩ·CM，否则会引入杂质，导致漏电增加；制绒后严禁裸手接触硅片：

a.手指印，电池片降级；

b.引入钠离子，扩散进入PN结空间电荷区，增加漏电；单晶制绒问题花篮印抛光片白斑油污色斑等等Si+4Si+4B+3Si+4N型硅Si+4Si+4P+5Si+4P型硅扩散装置化学反应机理扩散模型菲克第一定律菲克第二定律边界条件当杂质原子总量恒定(高斯函数分布)当表面浓度恒定(余误差函数分布)方块电阻——就是表面为正方形的半导体薄层在电流方向上

所呈现的电阻R□=ρ/t，ρ:N型层电阻率；t：为扩散结深；ρ=nμq，n：N型层掺杂浓度；μ：电子迁移率；q：电子带电量；R□=1/nμqt；和表面浓度和结深成反比；VI四探针法50-60高方阻+密栅+新浆料5.三氯氧磷三氯氧磷正式名称为氧氯化磷，又名磷酰氯。为无色透明发烟液体，有辛辣气味。熔点2℃，沸点105.1℃，密度1.675kg/l。有强腐蚀性、毒性，不燃烧。三氯氧磷遇水或水蒸汽剧烈反应生成磷酸与氯化氢等有毒的腐蚀性烟雾，对皮肤、粘膜有刺激腐蚀作用。三氯氧磷可引起急性中毒，在短期内吸入大量三氯氧磷蒸汽可引起上呼吸道刺激症状、咽喉炎、支气管炎，严重者可发生喉头水肿窒息、肺炎、肺水肿、紫绀、心力衰竭，亦可发生贫血、肝脏损害、蛋白尿。口服三氯氧磷可引起消化道灼伤，眼和皮肤接触引起灼伤，长期低浓度接触可引起口、眼及呼吸道刺激症状。装源瓶：先开出气阀，再开进气阀！否则将引起源瓶爆炸！！卸源瓶：先关进气阀，再关出气阀！否则将引起源瓶爆炸！！3.PSG——去除含磷的二氧化硅常用设备：RenaSchimid库特勒聚晶与库特勒设备对比：方阻变化较小●常见问题常见问题后续影响解决措施边缘过刻PN结面积减小Isc降低增加H2SO4浓度边缘刻蚀不足漏电流增加，导致trash片产生增加酸浓度底部刻蚀过大片子变薄，弓片，低效稀释酸浓度湿法刻蚀的优PN结面积增加背场平整，增加开路电压避免干法刻蚀中的硅片间摩擦，得到较高的并联电阻4.PECVD——等离子增强型化学气相沉积原理：PECVD是借助微波或射频等使NH3和SiH4气体电离，在局部形成等离子体，而等离子化学活性很强，很容易发生反应，在基片上沉积出所期望的SiNx薄膜。SiNx物理性质和化学性质：结构致密，硬度大能抵御碱金属离子的侵蚀介电强度高耐湿性好耐一般的酸碱，除HF和热H3PO4间接式PECVD——在微波激发等离子的设备里，等离子产生在反应腔之外，然后由石英管导入反应腔中。在这种设备里微波只激发NH3，而SiH4直接进入反应腔。对电池的影响●光学减反射——提高Isc●表面钝化——提高Uoc●体钝化——提高Uoc●低温工艺——减少高温导致的少子寿命衰减；有效节约生产成本；●管P常见问题硅片偏离石墨舟：色差片硅片短接：空镀石墨舟长期不清洗：边缘发白，中间泛红，色差较明显石墨舟变形：出现明显色差石墨舟电极未对准：高频放电报警压力低：镀膜不均，且颜色泛红漏气：镀膜不均5.Printing&Cofiring烧结正极银浆背极银浆/银铝浆烘干Oven/IR背场铝浆烘干Oven/IR引出电流组件焊接焊接收集电流引出电流高阻密栅——浆料收集电流吸杂铝背场通过反射增加对光子的吸收常见问题铝浆污染——严禁二道用具用于三道印刷，保持台面和轨道清洁2.断线、粗点、粘版、印不全——浆料使用前充分搅拌，使用过程中严禁污染3.虚印——浆料和栅线设计不匹配，可重新设计网版4.定期更换台面纸烧结曲线铝背场的形成铝背场的作用背面接触，收集电流形成P+铝背场，表面钝化提高开路电压增加对光的反射吸杂欧姆接触的形成——没有整流效应的金属半导体接触欧姆接触形成有如下几个步骤：1有机物挥发2玻璃料在减反射膜表面聚集3玻璃料腐蚀穿过减反射膜4玻璃料通过与Si发生氧化还原反应产生腐蚀坑PbO+SiPb+SiO2

5Ag晶粒在冷却过程中于腐蚀坑处结晶Ag晶粒在腐蚀坑处结晶时与Si表面接触的一侧呈倒金字塔状，而与玻璃料接触的一侧则成圆形。常见问题烧穿–短路电流低，开路电压降低很大烧结不足–短路电流低，开路电压不变Thanks1、水分子的屏蔽效应（screeningeffect）阻挡了硅原子与OH根离子的作用，而水分子的屏蔽效应又以原子排列密度越高越明显。2、