电池片制备工艺流程.ppt

1、太阳电池工艺流程,基本概念,什么是太阳能电池？ 太阳电池的种类有哪些？,太阳电池的心脏pn结,不同日照量下太阳能电池片的I-V曲线,太阳电池片生产流程,前清洗（制绒）,扩散,SiNx 减反射膜,后清洗（刻蚀/去PSG）,丝网印刷背电场,丝网印刷正电极,烧结,测试分档,丝网印刷背电极,前清洗的目的和意义,去除硅片表面的机械损伤层,清除表面油污和金属杂质,利用陷光原理减少光的反射,增加pn结的面积,前清洗的工序流程,工艺流程及参数,去损伤层,原理及意义： 碱溶液中对硅片进行腐蚀从而去除硅片的损伤层以及其它杂质,损伤层： 硅锭切割过程中产生的非晶质层、多晶层、弹性畸变层、微裂纹、位错、残余应力、表面

2、缺陷等,碱制绒,原理： 利用低浓度碱溶液对晶体硅各个晶面腐蚀速率的不同，在硅片表面腐蚀形成角锥体密布的表面形貌,反应方程式：,HCl清洗,中和残留在硅片表面的碱液； 利用盐酸具有酸和络合剂的双重作用，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杂质的目的。,HCl清洗,去除前清洗中硅片表面产生的SiO2层，获得更好的疏水面 反应方程式：,制绒过程中的影响因素,浓度：包括碱浓度、IPA浓度、硅酸盐浓度，也与槽体密封程度、IPA挥发程度有关 制绒温度 制绒时间,扩散的目的：形成PN结(在晶体内部实现P型和N型半导体的接触)太阳电池

3、的心脏,2020/8/7,14,扩散,15,三氯氧磷（POCl3）液态源扩散 喷涂磷酸水溶液后链式扩散 丝网印刷磷浆料后链式扩散,太阳电池磷扩散方法,磷扩散工艺过程,扩散炉装置示意图,POCl3磷扩散原理,POCl3是目前磷扩散用得较多的一种杂质源 无色透明液体，具有刺激性气味。如果纯度不高则呈红黄色。 比重为1.67，熔点2，沸点107，在潮湿空气中发烟。 POCl3很容易发生水解，POCl3极易挥发。 POCl3在高温下（600）分解生成五氯化磷（PCl5）和五氧化二磷（P2O5）,POCl3磷扩散原理,POCl3热分解时，如果没有外来的氧（O2）参与其分解是不充分的，生成的PCl5是不易

4、分解的，并且对硅有腐蚀作用，破坏硅片的表面状态。但在有外来O2存在的情况下，PCl5会进一步分解成P2O5并放出氯气（Cl2），生成的P2O5又进一步与硅作用，生成SiO2和磷原子，由此可见，在磷扩散时，为了促使POCl3充分的分解和避免PCl5对硅片表面的腐蚀作用，必须在通氮气的同时通入一定流量的氧气 。 在有氧气的存在时，POCl3热分解的反应式为： POCl3分解产生的P2O5淀积在硅片表面，P2O5与硅反应生成SiO2和磷原子，并在硅片表面形成一层磷-硅玻璃，然后磷原子再向硅中进行扩散 。,扩散温度 扩散时间 管内气体中杂质源的浓度,扩散的影响因素,刻蚀,等离子体刻蚀原理： 等离子体刻

5、蚀是采用高频辉光放电反应，使反应气体激活成活性粒子，这些活性粒子扩散到需刻蚀的部位，在那里与被刻蚀材料进行反应，形成挥发性生成物而被去除。,等离子体刻蚀反应 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。,PSG的清洗,什么是PSG？ 去除PSG的目的,磷硅玻璃的存在使得硅片在空气中表面容易受潮，导致电流的降低和功率的衰减 死层的存在大大增加了发射区电子的复合，会导致少子寿命的降低，进而降低了Voc和Isc。 磷硅玻璃的存在使得PECVD后产生色差,PSG的清洗,氢氟酸能够溶解二氧化

6、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：,PECVD制备减反射膜,PECVD=Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition即“等离子增强型化学气相沉积”，是一种化学气相沉积 PECVD是借助微波使含有薄膜组成原子的气体电离，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薄膜。,减反射膜的目的,镀减反射薄膜(SiN) 其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和掩蔽金属离子和水蒸气扩散的能力,它的化学稳

7、定性很好,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 表面钝化作用 保护半导体器件表面不受污染物质的影响,半导体表面钝化可降低半导体表面态密度 钝化太阳电池的体内 在SiN膜中存在大量的 H,在烧结过程中会钝化晶体内部悬挂键,SiNx:H 简介,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,SiNx:H 减反射膜的合成反应,利用硅烷（SiH4）与氨气（NH3）在等离子体中反应,SiH4+NH3 SiNH+3H2 2SiH4+N2 2SiNH+3H2,丝网印刷的原理及步骤,印刷原理： 丝网印刷是通过刮条挤压丝网

8、弹性形变后将浆料漏印在需要印刷的材料上的一种印刷方式，这也是目前普遍采用的一种电池工艺。,背电极印刷及烘干浆料：Ag /Al浆 背电场印刷及烘干浆料：Al浆 正面电极印刷浆料：Ag浆,正电极、背电极及电场图示,烧结的目的及其影响,干燥硅片上的浆料，燃尽浆料的有机组分，使浆料和硅片形成良好的欧姆接触。,对电池片电性能影响主要表现在串联电阻和并联电阻，即FF的变化。 铝浆烧结的目的使浆料中的有机溶剂完全挥发，并形成完好的铝硅合金和铝层。局部的受热不均和散热不均可能会导致起包，严重的会起铝珠。 背面场经烧结后形成的铝硅合金，铝在硅中是作为P型掺杂，它可以减少金属与硅交接处的少子复合，从而提高开路电压和短路电流，改善对红外线的响应。,根据不同的电性能分档，以便于组件的制造。,测试,温