PERC-SE-单晶电池工艺-培训资料.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,PERC SE,高效单晶电池,生产工艺培训,2019-05-04,JiaYue SOLAR,1,前言,-,太阳能电池在整个光伏产业链,中的位置,虚线部分为电池片在产业链中的位置,JiaYue SOLAR,2,PERC,电池结构与工艺流程,PERC SE,电池结构为在正面制备,选择性发射结,，背面,沉积介质膜钝化层,AlO,x,/SiNx,，此结构可提高电池光电转换效率。,降低扩散层复合，提高光线的短波响应；,减少前金属电极与硅的接触电阻，提高短路电流、开路电压和填充因子；,降低背表面复合速率，提升开路电压；增强背表面长波光反射效应，提升短路电流。,PERC SE,电池结构,ARC(SiO,x,+SiN,x,),Ag,Al BSF,(Local),AlO,x,SiNx,P-Si,N-Si(SE),JiaYue SOLAR,3,PERC,电池结构与工艺流程,PERC,高效电池工艺流程,制绒,扩散,刻蚀,热氧,+AlOx+SiNx,PECVD/ARC,激光开槽,选择性发射结,丝网印刷,烧结,测试分选,退火,Texturing,Diffusion,Etching,Hot Oxy+AlOx,+SiNx,Passivation,PECVD/ARC,Laser grooving,Selective Emitter,Printing,Firing,Firing,annealing,JiaYue SOLAR,4,PERC,电池制程,制绒,制绒原理：,一定浓度、一定温度条件下，碱溶液与硅片反应，各向异性腐蚀；,目的：,去除表面损伤层，降低表面反射率（多次光吸收）；,化学反应式：,Si+2KOH+H,2,O,K,2,SiO,3,+2H,2,绒面结构：,多次光吸收原理图,表面金字塔结构,JiaYue SOLAR,5,P-type Si,原理,Principle,：,Si+2KOH+H,2,O,K,2,SiO,3,+2H,2,PERC,电池制程,制绒,JiaYue SOLAR,PERC,电池制程,扩散,扩散原理：,采用三氯氧磷（,POCl3,）液态源扩散方法，在硅片表面形成,N,型层；,目的：,形成,PN,结（太阳电池核心单元）；,化学反应式：,4POCl3+3O2 2P2O5+6Cl2,2P2O5+5Si 5SiO2+4P,扩散装置示意图,JiaYue SOLAR,7,P,P,P,P,P,P,P,P,P,P,P,P,P,P,P,P,P,P,P-type Si,P,P,P,P,P,P,P,P,P,P,P,P,P,N-type Si,原理,Principle,：,4,POCl,3,+3,O,2,2P,2,O,5,+6Cl,2,2P,2,O,5,+5Si,5SiO,2,+4P,800900,PERC电池制程,扩散,JiaYue SOLAR,SE,电池,：,SE,电池是选择性扩散电池（,selective emitter,）,由中电光伏（,CSUN,）的赵建华博士发明。即在金属栅,线（电极）与硅片接触部位进行重掺杂，在电极之间位置进行轻掺杂，这样的结构可降低扩散层复合，由此,可以提高光线的短波响应，同时减少前金属电极与硅的接触电阻，使得短路电流、开路电压和填充因子都得,到较好的改善，从而提高转换效率。,SE,电池的主要特点是金属化区域磷高浓度掺杂，光照区域磷低浓度掺杂。金属化区域浓扩散区结深大，,烧结过程中金属等杂质不易进入耗尽区形成深能级，反向漏电小，并联电阻高；光照区域掺杂浓度低，短波,响应好，短路电流高；横向扩散高低结前场作用明显，利于光生载流子收集。,激光,SE,电池原理：,单晶硅片制绒后进行浅结热扩散，利用激光根据金属化图形将硅片扩散后形成的,PSG,层作为杂质源,进行掺杂处理，驱入实现局部重扩散。在原有的电池工艺基础上增加激光二次扩散制作,SE,电池。,激光,SE,电池工艺关键点：,要提高,SE,电池的光谱响应及光谱响应范围，提高电池效率，需要对电池正面无栅线区域制作浅的,PN,结，又需要足够的,P,源以利于使用二次激光扩散。激光二次扩散的结深要与后续的正面银电极烧结相匹配。,使得正面银电极与电池片形成欧姆接触，且银电极不能烧穿结区。,PERC,电池制程,SE(Selective Emitter,选择性发射极,),JiaYue SOLAR,9,SE,单晶,PERC,电池,SEM,形貌,SE,技术要点,浅结扩散技术,梯度掺杂,SE,单晶,PERC,电池剖面结构示意图,SiN,x,(PE),P,型硅片,(200m),SiO,2,(,热氧,),浅结扩散,(0.2m),Ag,电极,梯度掺杂,激光扫描区,激光扫描区,激光扫描区的,SEM,形貌显示仍为完整的金字塔结构,PERC,电池制程,SE(Selective Emitter,选择性发射极,),JiaYue SOLAR,10,PERC,电池制程,刻蚀,刻蚀原理：,实现硅片的单面腐蚀（对于,PERC,电池，,背面刻蚀和抛光,尤为重要）；,目的：,PN,结边缘隔离和背面抛光；,化学反应式：,3Si+4HNO33SiO2+4NO+2H2O,SiO2+6HFH2SiF6+2H2O,背面刻蚀（含抛光）,JiaYue SOLAR,11,P-type Si,N-type Si,原理,Principle,：,3Si+4HNO,3,3SiO,2,+4NO+2H,2,O,SiO,2,+6HF,H,2,SiF,6,+2H,2,O,PERC,电池制程,刻蚀,JiaYue SOLAR,热氧原理：,将已形成,PN,结的硅片放入高温炉中，在高温下氧气和硅反应生成二氧化硅层；,目的：,氧原子与硅表面未饱和的硅原子结合形成,SiO2薄膜，从而降低硅片表面悬挂键密度，很好地控制界面陷阱和固定电荷，起到对太阳能电池表面进行钝化的目的。,化学反应式：,Si+O2=SiO2,PERC,电池制程,热氧,SiO2,和,Si3N4,堆叠钝化效果更好，因为,Si3N4,与硅片附着力不好，易脱落，而,SiO2,与硅片的附着力和相容性均好，除钝化外，在中间起到缓冲和中介作用；其物理和化学性质稳定，不易受到环境因素影响。,JiaYue SOLAR,PERC,电池制程,AlOx+SiNx,沉积（,MAIA,）,原理：,PECVD,沉积,AlOx+SiNx,薄膜,；,目的：,制备背面钝化介质层；,工艺流程：,BMO Buffer Modules Out,BMO/UM Buffer-Out/Unload Module,LM/BMI Load/Buffer-In Module,PM Process Modules(1 st PM:AlOx;2 nd and 3 rd PM:SiNx),TM/BMI Transfer/Buffer-In Module,Before,backside,After,backside,AlOx,SiNx,SiNx,TMA+N2OAl2O3,SiH,4,+NH,3,S,i,x,N,y,+12H,2,JiaYue SOLAR,14,P-type Si,SiNx,SiH,4,/NH,3,400500,原理,Principle,：,TMA+N2OAl2O3,SiH,4,+NH,3,S,i,x,N,y,+12H,2,PERC,电池制程,AlOx+SiNx,沉积,JiaYue SOLAR,AlOx,PERC,电池制程,PECVD/ARC,PECVD/ARC,原理：,PECVD,沉积,SiNx,减反射膜,；,目的：,表面钝化和降低反射率；,太阳光能谱,减反射原理,n,1,d,1,=,/4,d1,78nm,（,n=2.12,）,短波光穿透深度小，在电池表面附近被吸收；,长波光穿透深度大，可注入至电池体内及背表面,SiH,4,+NH,3,S,i,x,N,y,+12H,2,JiaYue SOLAR,16,PERC,电池制程,激光开槽,激光开槽原理：,激光消融背面介质层，形成局域背场接触，收集电流,；,目的：,形成局域背场接触，收集电流,；,激光开槽（示例）,PERC,电池电流方向示意图,JiaYue SOLAR,17,丝网印刷是把带有图像或图案的模版被附着在丝网上进行印刷的。当承印物直接放在带有模版的丝网下面时，丝网印刷油墨或涂料在刮刀的挤压下穿过丝网中间的网孔，印刷到承印物上。丝网上的模版把一部分丝网小孔封住使得颜料不能穿过丝网，而只有图像部分能穿过，因此在承印物上只有图像部位有印迹。,印刷和烧结,-,制备金属电极,JiaYue SOLAR,18,PERC,电池制程,丝网印刷,&,烧结,丝网印刷,&,烧结PERC,电池需使用专用背银和背铝浆料，保证,AlOx+SiNx,叠层膜钝化效果，以使电池性能达到最优。,下图为激光开槽处铝浆填充处的,SEM,图，需搭配铝浆和烧结方能实现卓越的填充效果。,激光开槽处铝浆填充效果由差至好,JiaYue SOLAR,19,PERC,电池制程,恢复炉,光照下,衰减,加热下光照恢复,在硅材料中硼和氧同时存在时，光照和暗条件下加偏压（注入多数载流子）都能导致衰减，在这一过程中激活了一种亚稳态缺陷，形成了复合中心,制程目的：,在加热和光照条件下，使电池片,BO,形成稳定结构，从而减少光衰，处理后的电池在工作条件下理论上不再衰减；,JiaYue SOLAR,20,制程目的：,Purpose,：,(1),光电转换效率的量测与分级。,Photovoltaic conversion efficiency testing,and grading.,(2),检测,电池,的外观、颜色。,Cell appearance and color sorting.,PERC,电池制程,测试,/,分选,EFF=,（,Uoc*Isc,*,FF,）,/S,JiaYue SOLAR,黑团,虚印,放反,黑芯,十字隐裂,吸盘印,PERC,电池制程,测试,/,分选,JiaYue SOLAR,22,PERC,电池制程,测试,/,分选,（,1,）按颜色分成各种颜色,+,外观等级；,（,2,）电池片打包，贴标签，封装。,JiaYue SOLAR,Thank you for your attention!,24,