硅基太阳能电池片工业上生产工艺流程课件

电池生产工艺流程---2015.10.21电池生产工艺流程---2015.10.211目录

一、太阳电池简介二、太阳电池生产工艺

目录2一、太阳电池简介1、太阳电池简介太阳电池是一种对光有响应并能将光能转换成电力的器件。太阳能电池，又叫光生伏打电池，它是以半导体材料为基础的一种具有能量转换功能的半导体器件，是太阳能光伏发电的最核心的器件。一、太阳电池简介1、太阳电池简介3一、太阳电池简介2、太阳电池分类一、太阳电池简介2、太阳电池分类4一、太阳电池简介晶体硅电池—单晶硅一、太阳电池简介晶体硅电池—单晶硅5一、太阳电池简介晶体硅电池—多晶硅电池一、太阳电池简介晶体硅电池—多晶硅电池6晶体硅电池—非晶硅一、太阳电池简介晶体硅电池—非晶硅一、太阳电池简介7一、太阳电池简介3、硅太阳能电池工作原理（一）、硅的掺杂半导体硅原子外层有4个电子，按固定轨道绕原子核转动。当受到外来能量作用时，这些电子会脱离轨道成为自由电子，并在原来位置形成一个“空穴”。如果硅中掺入硼，镓等元素，由于这些元素可捕获电子，就形成空穴半导体，用P表示。如果掺入可以释放电子的磷，砷元素，就形成电子型半导体，用N表示。一、太阳电池简介3、硅太阳能电池工作原理8一、太阳电池简介3、硅太阳能电池工作原理（二）、P-N结P型半导体和N型半导体结合，交界面会形成一个P-N结，形成P-N结内电场，阻碍着电子和空穴的移动。一、太阳电池简介3、硅太阳能电池工作原理9一、太阳电池简介首先是P-N结附近的电子和空穴发生扩散运动：N型区域的电子向P型区域扩散，相对于P型区域的空穴向N型区域扩散。一、太阳电池简介首先是P-N结附近的电子和空穴发生扩散运动：10一、太阳电池简介在界面层附近，由于电子和空穴的迁移，就会使N区域呈现正电性，而P区域呈现负电性。于是形成一个由N区域指向P区域的内电场。一、太阳电池简介在界面层附近，由于电子和空穴的迁移，就会使N11一、太阳电池简介3、硅太阳能电池工作原理（三）、光生伏特效应太阳光照在半导体P-N结界面层上，会激发出新的空穴-电子对，在P-N结电场的作用下，在P-N结内部空穴由N区流向P区，电子由P区流向N区，接通电路后就形成电流。我们把这种效应叫做“光生伏特效应”，也就是太阳能电池的工作原理，因此，太阳电池又称为“光伏电池”。一、太阳电池简介3、硅太阳能电池工作原理12二、太阳电池生产工艺太阳电池生产工艺流程

二、太阳电池生产工艺太阳电池生产工艺流程13二、太阳电池生产工艺工序一，硅片清洗制绒:目的——表面处理：清除表面油污和金属杂质；去除硅片表面的切割损坏层；在硅片表面制作绒面，形成减反射织构，降低表面反射率；利用Si在稀NaOH溶液中的各向异性腐蚀，在硅片表面形成3-6微米的金字塔结构，这样光照在硅片表面便会经过多次反射和折射，增加了对光的吸收；

二、太阳电池生产工艺工序一，硅片清洗制绒:14二、太阳电池生产工艺二、太阳电池生产工艺15二、太阳电池生产工艺工序二，扩散/制结：硅片的单/双面液态源磷扩散，制作N型发射极区，以形成光电转换的基本结构：PN结。POCl3液态分子在N2载气的携带下进入炉管，在高温下经过一系列化学反应磷原子被置换，并扩散进入硅片表面，激活形成N型掺杂，与P型衬底形成PN结。主要的化学反应式如下：

POCl3+O2→P2O5+Cl2；P2O5+Si→SiO2+P二、太阳电池生产工艺工序二，扩散/制结：16二、太阳电池生产工艺二、太阳电池生产工艺17二、太阳电池生产工艺

二、太阳电池生产工艺18二、太阳电池生产工艺

工序三，等离子刻边：去除扩散后硅片周边形成的短路环；二、太阳电池生产工艺19二、太阳电池生产工艺

二、太阳电池生产工艺20二、太阳电池生产工艺工序四，去除磷硅玻璃：去除硅片表面氧化层及扩散时形成的磷硅玻璃（磷硅玻璃是指掺有P2O5的SiO2层）。二、太阳电池生产工艺21二、太阳电池生产工艺二、太阳电池生产工艺22二、太阳电池生产工艺

工序五，PECVD：目的——渡减反射膜+钝化：PECVD即等离子体增强化学气相淀积设备，PlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition；制作减少硅片表面反射的SiN薄膜（～80nm）；反应气体为SIH4和NH3二、太阳电池生产工艺23二、太阳电池生产工艺二、太阳电池生产工艺24二、太阳电池生产工艺工序六，丝网印刷：用丝网印刷的方法，完成背场、背电极、正栅线电极的制作，以便引出产生的光生电流；工艺原理：给硅片表面印刷一定图形的银浆或铝浆，通过烧结后形成欧姆接触，使电流有效输出；正面电极用Ag金属浆料，通常印成栅线状，在实现良好接触的同时使光线有较高的透过率；背面通常用Al金属浆料印满整个背面，一是为了克服由于电池串联而引起的电阻，二是减少背面的复合；二、太阳电池生产工艺25背电极印刷及烘干（银浆或铝浆）；背电场印刷及烘干（铝浆）；正面电极印刷（银浆）。二、太阳电池生产工艺背电极印刷及烘干（银浆或铝浆）；背电场印刷及烘干（铝浆）；正26二、太阳电池生产工艺二、太阳电池生产工艺27二、太阳电池生产工艺

工序七，烘干和烧结:目的及工作原理：烘干金属浆料，并将其中的添加料挥发（前3个区）；在背面形成铝硅合金和银铝合金，以制作良好的背接触（中间3个区）；铝硅合金过程实际上是一个对硅进行P掺杂的过程，需加热到铝硅共熔点（577℃）以上。经过合金化后，随着温度的下降，液相中的硅将重新凝固出来，形成含有少量铝的结晶层，它补偿了N层中的施主杂质，从而得到以铝为受主杂质的P层，达到了消除背结的目的。在正面形成银硅合金，形成良好的接触和遮光率；Ag浆料中的玻璃添加料在高温（~700度）下烧穿SiN膜，使得Ag金属接触硅片表面，在银硅共熔点（760度）以上进行合金化。；28二、太阳电池生产工艺28二、太阳电池生产工艺工序八，检验和分级:用自动分选机将电池按转化率分级检验并包装二、太阳电池生产工艺工序八，检验和分级:29二、太阳电池生产工艺二、太阳电池生产工艺30谢谢谢谢31电池生产工艺流程---2015.10.21电池生产工艺流程---2015.10.2132目录

一、太阳电池简介二、太阳电池生产工艺

目录33一、太阳电池简介1、太阳电池简介太阳电池是一种对光有响应并能将光能转换成电力的器件。太阳能电池，又叫光生伏打电池，它是以半导体材料为基础的一种具有能量转换功能的半导体器件，是太阳能光伏发电的最核心的器件。一、太阳电池简介1、太阳电池简介34一、太阳电池简介2、太阳电池分类一、太阳电池简介2、太阳电池分类35一、太阳电池简介晶体硅电池—单晶硅一、太阳电池简介晶体硅电池—单晶硅36一、太阳电池简介晶体硅电池—多晶硅电池一、太阳电池简介晶体硅电池—多晶硅电池37晶体硅电池—非晶硅一、太阳电池简介晶体硅电池—非晶硅一、太阳电池简介38一、太阳电池简介3、硅太阳能电池工作原理（一）、硅的掺杂半导体硅原子外层有4个电子，按固定轨道绕原子核转动。当受到外来能量作用时，这些电子会脱离轨道成为自由电子，并在原来位置形成一个“空穴”。如果硅中掺入硼，镓等元素，由于这些元素可捕获电子，就形成空穴半导体，用P表示。如果掺入可以释放电子的磷，砷元素，就形成电子型半导体，用N表示。一、太阳电池简介3、硅太阳能电池工作原理39一、太阳电池简介3、硅太阳能电池工作原理（二）、P-N结P型半导体和N型半导体结合，交界面会形成一个P-N结，形成P-N结内电场，阻碍着电子和空穴的移动。一、太阳电池简介3、硅太阳能电池工作原理40一、太阳电池简介首先是P-N结附近的电子和空穴发生扩散运动：N型区域的电子向P型区域扩散，相对于P型区域的空穴向N型区域扩散。一、太阳电池简介首先是P-N结附近的电子和空穴发生扩散运动：41一、太阳电池简介在界面层附近，由于电子和空穴的迁移，就会使N区域呈现正电性，而P区域呈现负电性。于是形成一个由N区域指向P区域的内电场。一、太阳电池简介在界面层附近，由于电子和空穴的迁移，就会使N42一、太阳电池简介3、硅太阳能电池工作原理（三）、光生伏特效应太阳光照在半导体P-N结界面层上，会激发出新的空穴-电子对，在P-N结电场的作用下，在P-N结内部空穴由N区流向P区，电子由P区流向N区，接通电路后就形成电流。我们把这种效应叫做“光生伏特效应”，也就是太阳能电池的工作原理，因此，太阳电池又称为“光伏电池”。一、太阳电池简介3、硅太阳能电池工作原理43二、太阳电池生产工艺太阳电池生产工艺流程

二、太阳电池生产工艺太阳电池生产工艺流程44二、太阳电池生产工艺工序一，硅片清洗制绒:目的——表面处理：清除表面油污和金属杂质；去除硅片表面的切割损坏层；在硅片表面制作绒面，形成减反射织构，降低表面反射率；利用Si在稀NaOH溶液中的各向异性腐蚀，在硅片表面形成3-6微米的金字塔结构，这样光照在硅片表面便会经过多次反射和折射，增加了对光的吸收；

二、太阳电池生产工艺工序一，硅片清洗制绒:45二、太阳电池生产工艺二、太阳电池生产工艺46二、太阳电池生产工艺工序二，扩散/制结：硅片的单/双面液态源磷扩散，制作N型发射极区，以形成光电转换的基本结构：PN结。POCl3液态分子在N2载气的携带下进入炉管，在高温下经过一系列化学反应磷原子被置换，并扩散进入硅片表面，激活形成N型掺杂，与P型衬底形成PN结。主要的化学反应式如下：

POCl3+O2→P2O5+Cl2；P2O5+Si→SiO2+P二、太阳电池生产工艺工序二，扩散/制结：47二、太阳电池生产工艺二、太阳电池生产工艺48二、太阳电池生产工艺

二、太阳电池生产工艺49二、太阳电池生产工艺

工序三，等离子刻边：去除扩散后硅片周边形成的短路环；二、太阳电池生产工艺50二、太阳电池生产工艺

二、太阳电池生产工艺51二、太阳电池生产工艺工序四，去除磷硅玻璃：去除硅片表面氧化层及扩散时形成的磷硅玻璃（磷硅玻璃是指掺有P2O5的SiO2层）。二、太阳电池生产工艺52二、太阳电池生产工艺二、太阳电池生产工艺53二、太阳电池生产工艺

工序五，PECVD：目的——渡减反射膜+钝化：PECVD即等离子体增强化学气相淀积设备，PlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition；制作减少硅片表面反射的SiN薄膜（～80nm）；反应气体为SIH4和NH3二、太阳电池生产工艺54二、太阳电池生产工艺二、太阳电池生产工艺55二、太阳电池生产工艺工序六，丝网印刷：用丝网印刷的方法，完成背场、背电极、正栅线电极的制作，以便引出产生的光生电流；工艺原理：给硅片表面印刷一定图形的银浆或铝浆，通过烧结后形成欧姆接触，使电流有效输出；正面电极用Ag金属浆料，通常印成栅线状，在实现良好接触的同时使光线有较高的透过率；背面通常用Al金属浆料印满整个背面，一是为了克服由于电池串联而引起的电阻，二是减少背面的复合；二、太阳电池生产工艺56背电极印刷及烘干（银浆或铝浆）；背电场印刷及烘干（铝浆）；正面电极印刷（银浆）。二、太阳电池生产工艺背电极印刷及烘干（银浆或铝浆）；背电场印刷及烘干（铝浆）；正57二、太阳电池生产工艺二、太阳电池生产工艺58二、太阳电池生产工艺

工序七，烘干和烧结:目的及工作原理：烘干金属浆料，并将其中的添加料挥发（前3个区）；在背面形成铝硅合金和银铝合金，以制作良好的背接触（中间3个区）；铝硅合金过程实际上是一个对硅进行P掺杂的过程，需加热到铝硅共熔点（577℃）以上。经过合金化后，随着温度的下降，液相中的硅将