太阳能电池关键工艺流程简介模板.doc

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晶体硅太阳电池制造关键工艺
表面化学处理
目标：
※去除硅片表面因为切割而产生机械损伤层，正反二表面各约10mm；
※在硅片表面形成尖峰高度3～6mm四方锥体绒面，间接增加电池对入射太阳光吸收；
※清除硅片表面油污和重金属离子等杂质；
绒面形成方法：
酸腐蚀和碱腐蚀，本生产线单晶采取碱腐蚀，多晶采取酸腐蚀。
设备：
化学清洗机。
绒面作用：
因为入射光在表面数次反射和折射，增加了对光吸收，其反射率很低。绒面电池也称为黑体电池或无反射电池。
对电池片电性能影响：
直接影响到电池片转换效率。
基础化学反应原理：
去除硅片损伤层：Si + 2 NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2 H2 ↑；
制绒面：Si + 2 NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2 H2 ↑；
HCl酸去除部分金属离子。盐酸含有酸和络合剂双重作用，氯离子能和 Pt 2+、Au 3+、 Ag +、Cu+、Cd 2+、Hg 2+等金属离子形成可溶于水络合物。

晶体硅太阳电池制造关键工艺—扩散制结
目标：
形成晶体硅太阳能电池心脏—PN结，取得适合于太阳能电池P－N结需要结深和扩散层方块电阻。浅结死层小，电池短波响应好，但浅结引发串联电阻增加；结深太深，死层比较显著，使电池开路电压和短路电流均下降。实际电池制作中，考虑到各个原因，结深通常控制在0.3～0.5mm，方块电阻在20～70W/□。
方法：
采取液态源POCL3热扩散方法。
基础化学反应机理：
经过向P型衬底硅中掺入V族杂质P＋形成PN结。

影响扩散质量原因：
扩散杂质源浓度、温度、扩散时间。

去边—等离子刻蚀
什么是等离子体：
所谓等离子体就是由带电正、负电荷粒子组成气体，正负电荷数相等，其净电荷相等。等离子刻蚀所用等离子体，是辉光放电形成“电离态”气体，其中包含正离子、负离子、电子、中性原子、分子及化学上活泼自由基，这种“电离态”气体是在向气体系统中施加足以引发电离高能电场条件下产生。
目标：
去除扩散过程中，在硅片周围表面形成扩散层。周围扩散层使电池上下电极形成短路环，必需将它除去。周围上存在任何微小局部短路全部会使电池并联电阻下降，以至使电池片成为废品。
方法：
等离子干法腐蚀。
原理：
等离子体刻蚀是采取高频辉光放电反应，使反应气体激活成活性粒子，如原子或游离基，这些活性粒子扩散到需刻蚀部位，在那里和被刻蚀材料进行反应，形成挥发性反应物而被去除。
CF4 CFx* + (4-x) F* (x≤3)
Si + 4 F* SiF4 ↑
SiO2 + 4 F* SiF4 + O2↑

二次清洗—去除磷硅玻璃
目标：
因为在扩散以后在硅片表面形成了一层磷硅玻璃（小部分P2O5，其它是２SiO2·P2O5或SiO2·P2O5），关键成份还是二氧化硅。所以为了形成良好欧姆接触，降低光反射，提升反射膜质量，在沉积减反射膜后续工艺之前，必需用HF酸把磷硅玻璃腐蚀掉。
方法：
利用氢氟酸能够溶解二氧化硅特征来除去硅片表面二氧化硅层。
SiO2+6HF = H2[SiF6]+2H2O

电池制造关键工艺—PECVD生长SixNy减反射膜
目标：
光照射到平面硅片上，其中一部分被反射，即使对绒面硅表面，因为入射光产生数次反射而增加了吸收，但也有约11%反射损失。在太阳电池表面沉积深蓝色减反射SixNy膜，可大大降低光反射损失。
作用：
（1） 钝化太阳电池受光面，钝化膜(介质)关键作用是保护半导体器件表面不受污染物质影响，半导体表面钝化可降低半导体表面态密度。
（2） 钝化太阳电池体内，在SiN减反射膜中存在大量H＋，在烧结过程中会钝化晶体内部悬挂键。
（3） 其还含有卓越抗氧化和绝缘性能，同时含有良好阻挡钠离子、掩蔽金属和水蒸汽扩散能力；它化学稳定性也很好，除氢氟酸和热磷酸能缓慢腐蚀外，其它酸和它基础不起作用。
原理：

电池制造关键工艺—丝网印刷印制电极
目标：
（1） 在电池正反表面印刷上金属电极对光生电流进行搜集。
（2） 赔偿后面n+层中施主杂质使背结反型成以铝掺杂p型层。
作用：
提升了电池开路电压和短路电流，并减小了电极接触电阻。
方法：
采取丝网漏印工艺。
特点：
使线条宽度可降到50mm，高度达成10～20mm。
设计标准：
使电池输出最大，即电池串联电阻尽可能小和电池光照作用面积尽可能大。
设备照片：

电池制造关键工艺—高温烧结
目标：
（1） 把丝网印刷上电极烧结熔合于硅基体形成良好欧姆接触；
（2） 对硅片表面进行H钝化降低电池片表面缺点。
作用：
良好烧结有利于提升电池开路电压和短路电流。