太阳能电池片生产工艺流程.ppt

1、多晶电池生产工艺流程,目录,一、 太阳电池简介 二、 太阳电池生产工艺,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,2、太阳电池分类,一、太阳电池简介,晶体硅电池单晶硅,一、太阳电池简介,晶体硅电池多晶硅电池,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

2、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 （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,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,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,3、硅太

3、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”。,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,工序一，硅片清洗制绒: 目的HNO3 对硅表面氧化, 打破了硅表面的Si2H 键, 使Si 氧化为SiO2 ,然后HF溶解SiO2 , 并生成络合物H2SiF6 。从而导致硅表面发生各向同性非均匀性腐蚀, 形成的半球状的绒面, 有利于

4、减少光反射, 增强光吸收。 原理：利用硝酸的强氧化性和氢氟酸的络合性，对硅进行氧化和络合剥离，导致硅表面发生各向同性非均匀性腐蚀，从而形成 类似“凹陷坑”状的绒面。 Si + HNO3 SiO2 + NOx + H2O SiO2 + 6HF H2SiF6 + 2H2O,二、太阳电池生产工艺,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： POCl

5、3 + O2 P2O5 + Cl2； P2O5 + Si SiO2 + P,二、太阳电池生产工艺,二、太阳电池生产工艺,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,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,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，Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition； 制作减少硅片表面反射的SiN 薄

6、膜（80nm）； 反应气体为SIH4和NH3,二、太阳电池生产工艺,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；,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,二、太阳电池生产工艺,二、太阳电池生产

7、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。,二、太阳电池生产工艺,分类检测,工作原理： 本系统通过模拟AM（Air Mass）1.5 1000W/m2太阳光脉冲照射PV电池表面产生光电流，光电流流过可编程模拟负载，在负载两端产生电压，负载装置将采样到的电流、电压传送给SCLoad计算,得到IV曲线及其它指标，并根据实际光强和温度对它们进行修正。SCLoad 根据测试结果，按照给定的分类规则分类，将分类结果传送给分检系统，分检系统将已分类的电池放到相应的电池盒里。 太阳电池的电性能参数： Isc (短路电流) Uoc (开路电压) Impp (最大电流) Umpp (最大电压) Pmpp（最大功率）