电池片工艺流程

电池片工艺流程一、电池片工艺流程:制绒(INTEX)-扩散(DIFF)-后清洗(刻边/去PSG)-镀减反射膜(PECVD)-丝网、烧结 (PRINTER)-测试、分选(TESTER+SORTER)包装(PACKING)二、各工序工艺介绍:(一)前清洗1. RENA前清洗工序的目的：(1) 去除硅片表面的机械损伤层(来自硅棒切割的物理损伤)(2) 清除表面油污(利用HF)和金属杂质(利用HCI)(3) 形成起伏不平的绒面，利用陷光原理，增加对太阳光的吸收，在某种程度上增加了 PN结面积，提高短路电流(Isc)，最终提高电池光电转换效率。2. 前清洗工艺步骤： 制绒?碱洗 ?酸洗?吹干Etch bath:刻蚀槽，用于制绒。所用溶液为HF+HNO3，作用：(1) .去除硅片表面的机械损伤层;(2) .形成无规则绒面。Alkaline Rinse:碱洗槽。所用溶液为KOH，作用：(1) . 对形成的多孔硅表面进行清洗;(2) .中和前道刻蚀后残留在硅片表面的酸液。Acidic Rinse:酸洗槽。所用溶液为HCl+HF，作用：(1) .中和前道碱洗后残留在硅片表面的碱液;(2) .HF可去除硅片表面氧化层(SiO2)，形成疏水表面，便于吹干；(3) .HCl中的Cl-有携带金属离子的能力，可以用于去除硅片1/13页表面金属离子。3. 酸制绒工艺涉及的反应方程式:HNO3+Si=SiO2+NOx?+H2OSiO2+ 4HF=SiF4+2H2OSiF4+2HF=H2SiF6Si+2KOH+H2O ?K2SiO3 +2H24. 前清洗工序工艺要求(1) 片子表面 5S 控制 不容许用手摸片子的表片，要勤换手套，避免扩散后出现脏片。(2) 称重a. 每批片子的腐蚀深度都要检测，不允许编造数据，搞混批次等。b. 要求每批测量4片。c. 放测量片时，把握均衡原则。如第一批放在1.3.5.7道，下一批则放在246.8道，便 于检测设备稳定性以及溶液的均匀性。(3) 刻蚀槽液面的注意事项:正常情况下液面均处于绿色，如果一旦在流片过程中颜色改变，立即通知工艺人员。(4) 产线上没有充足的片源时，工艺要求:a. 停机1小时以上，要将刻蚀槽的药液排到tank，减少药液的挥发。b. 停机15分钟以上要用水枪冲洗碱槽喷淋及风刀，以防酸碱形成的结晶盐堵塞喷淋口 及风刀。c. 停机1h以上，要跑假片，至少一批(400片)且要在生产前半小时用水枪冲洗风刀处 的滚轮，杜绝制绒后的片子有滚轮印。（5）前清洗到扩散的产品时间:最长不能超过4 小时,时间过长硅片会污染氧化，到扩散污染炉2/13页管,从 而影响后面的电性能及效率5. 前清洗工序常见工艺问题 常见故障原因及解决方法、八前清洗工艺刻蚀深度不稳定a观察来片是否有异常，或者来片一批中是否是不同晶棒组成，因为不同的片子会对应不同的刻蚀速率。b 查看溶液颜色，正常的颜色应该是灰色偏绿。如果觉得颜色过浅， 流假片，一般以400片为一个循环。然后测试4 片硅片刻蚀深度。 硅片表面有 大面积黄斑观察碱槽溶液是否在循环，若没有循环，手动打开循环（若有循环则 说明碱浓度不够，需要补加碱（硅片表面有 小白条观察气刀是否被堵，通过查看硅片通过气刀下方时表面液体有无被吹 干判断。滚轮速度较低或较高a 一般我们要求滚轮在1.01.2的速度下流片，因为过低的速度会 影响产量，过高的速度风刀很难将硅片吹干。所以如果滚轮速度小于1.0，需要手动加液，一般按2升HF, 5升HN03进行补液。同时可以将温度提高，以1度为一个单位升高（可在58度之间进行调整）。但是对于 温度的设定，我们一般选择较低的温度，因为较低的温度下可以3/13页得到很稳定的化学反应，所以温度一般不建议调高，b 如果滚轮速度过高，在温度降低仍不能满足要求的情况下，可以加 水，但是仅能以 2 升为一个单位加入。前清洗工艺碱槽或酸槽不循环观察设备下面的循环平衡有没有冒泡泡原因分析:a:可能风刀堵塞，使溶液跑到水槽2中；b: 可能喷淋堵塞;c: 可能滤芯堵塞；解决方法:a:先期在初始界面处可以发现各自对应的模板在ready”not ready”之间闪动，此时需要工艺立即补液（HCL:HF:DI=3:2:14；KOH:DI=1:10）b:通知设备通风刀（冒泡泡）或清洗更换滤芯（补加了药水后还没循环，浮标沉到底部不起来）碱槽或酸槽流量变小 工艺需要检查槽中溶液是否满，如果不满则添药液；如果是满的，则通知设备检查滤芯是否需要更换或清洗。流量突变，不能达到工艺设定流量 前清洗流量会突然变为 0，此时设备会报警，工艺 立即到现场通知生产停止投料，通知设备人员调试设备，然后处理设备中的硅片，挑出外观未受影响 的硅片继续下传，外观受影响的隔离处理水纹片 用手可以抹去的，检查出料处滚轮的干净程度，一般是出料处风刀中间段滚 轮出现污染，需要设备擦拭，如果不严重，流假片也可以将脏东西带走。4/13页(二)扩散1.扩散工序的目的:形成 PN 结2、扩散工艺步骤:LOADING-HEAT UP-STABILIZE- DEPOSITION -DRIVEIN-COOL DOWN UNLOADING3. 扩散工艺涉及的反应方程式: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。POCI3很容 易发生水解， POCl3 极易挥发。POCI3在高温下(600?)分解生成五氯化磷(PCI5)和五氧化二磷(P2O5)生成的P2O5在扩散温度下与硅反应，生成二氧化硅(SiO2)和磷原子由上面反应可以看出,POCI3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 PCI5 是不易分解的，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，PCI5会进一步分解成P2O5并放出氯气(CI2)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POCI3充分的分解和避免PCI5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 。POCI3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。POCI3液态源扩散方法具有生产效率较高，得到PN结均匀、平整和扩散层表面良好等 优点，这对于制作具有大面积结的太阳电池是非常重要的。4. 扩散生产流程取片(来料检查) -插片-上舟-扩散-下舟-卸片-出片5. 扩散工序影响因素及常见工艺问题 管内气体中杂质源的浓度;扩散温度;扩散时间 故障表现 诊 断 措 施扩散不到 1、炉门没关紧，有源被抽风抽走。 1、由设备人员将炉门定位， 确保石英门和石英管口很好贴合2、携带气体大氮量太小，不能将源带到管前2、增大携带气体大N2流量3、管口抽风太大 3、将石英门旁边管口抽风减小扩散R?偏高 1、扩散温度偏低 1、升高扩散温度2、源量不够，不能足够掺杂 2、加大源量3、源温较低于设置20? 3、增加淀积温度4、石英管饱和不够 4、做 TCA(4+1)n扩散R?偏低1、扩散温度偏高1、减小扩散温度2、源温较高于20? 2、减少扩散时间不减少淀积温度扩散片与片之间R?不均匀1、扩散温度不均匀1、重新拉扩散炉管恒温扩散后单片上方块电阻不均匀 扩散气流不均匀，单片上源沉积不均匀 1、调整扩散气 流量，加匀流板2、调整扩散片与片之间距离扩散后硅片有色斑 1、甩干机扩散前硅片未甩干 1、调整甩干机设备及工艺条件6/13页2、扩散过程中偏磷酸滴落 2、长时间扩散后对石英管进行 HF浸泡清洗6 扩散注意事项(1) 、必须保证扩散间的工艺卫生 ,所有工夹具必须永远保持干净的状态 ,(包括 TEFLON 夹子,石英舟，舟叉，炭化硅桨)扩散间洁净度小于一万级.(2) 、任何用具不得直接与人体或者其他未经过清洗的表面接触，石英舟或石英舟叉应 放置在清洗干净的玻璃表面上，sit桨暴露在空气中的时间应越短越好，所有作业必须在洁 净窗中完成。(3) 、源瓶要严加密封，实施“双人双锁”制，即工艺，制造员工各一 把，换源时通知巡 检，然后才可以更换。PoCI3会与水反应生成P2O5和HCI,所以发现PCI3出现淡黄色时就 不可以再去使用了。磷扩散系统应保持干燥，如果石英管内有水气存在就会使P2O5水解偏 磷酸，使管道内出现白色沉积物和在粘滞液体，另外偏磷酸会落到硅片上污染硅片 。(4) 、禁止每台扩散炉四进四出。(5) 、在正常运行工艺时,舟在前进，切记不可以开 断点启动。否则舟会停止,不再 前行进入炉管，但磷扩散却会继续。(6) 、扩散间传递窗的里外两扇门不能同时打开，开门时不能用力过大，防止传递窗门 破裂，绝不允许通过传递窗进行交谈。1 丝网印刷丝网印刷由五大要素构成，即丝网、刮刀、浆料、工作台以及基片。刮刀的作用是将浆料以一定的速度和角度将浆料压入丝网的漏7/13页孔中，刮刀在印刷时对丝网保持一定的压力，刃口压强在10,15N,cm之间，刮板压力过 大容易使丝网发生变形，印刷后的图形与丝网的图形不一致，也加剧刮刀和丝网的磨损，刮 板压力过小会在印刷后的丝网上存在残留浆料。浆料是由功能组份、粘结组份和有机载体组成的一种流体，功能组份一般为贵金属或 贵金属的混合物。载体是聚合物在有机溶剂中的溶液。功能组份决定了成膜后的电性能和机 械性能。载体决定了厚膜的工艺特性，是印刷膜和干燥膜的临时粘结剂。功能组份和粘结组 份一般为粉末状，在载体中进行充分搅拌和分散后形成膏状的厚膜浆料。烧结后的厚膜导体 是由金属与粘结组份组成。有机载体包括有机高分子聚合物、有机溶剂、有机添加剂等等。它调节了浆料的流变 性, 固体粒子的浸润性, 金属粉料的悬浮性和流动性以及浆料整体的触变性，决定了印刷质 量的优劣网版是由不锈钢织成不同网目大小的网纱及涂在网纱上的乳胶装在网框架组成。网版 图样设计开孔处则将乳胶去除，刮刀刷过网纱时可将施放在网版上的浆料透过图样开孔处印 在基材上，主要决定印刷厚度为乳胶厚度。丝网印刷时根据不同的网版张力、乳胶厚度、刮 刀下压力量、刮刀速度、刮刀下刀及离刀迟滞时间等等参数可得到不同的印刷厚度。此外， 浆料的粘滞性、基材表面的亲疏水性、烘干温度时间都会影响到印刷的高度及深度。2 印刷参数, PRINTING Alternate squeegee 单程印刷:刮刀向前运动印刷一片片子，向后返回印刷下 一片;Double squeegee两次印刷:对每一块片子向前印刷一次，再向后印刷一次；Squeegee and Flood印刷后回料（常用）;Flood and squeegee回料后印刷；,SCREEN Snap-off网版间距印刷时电池到网板的距离Park网版停止位置，印刷完成后 电池到网板的距离;Speed upward网板上升速度;QUEEGEE Down-stop刮板高度，这是印刷时 刮刀的位置;8/13页Park刮板的停止位置，印刷和回墨完成后，印刷头的停止位置;Pressure刮刀压力；,ADVANCEMENT Position刮刀起始位置;Position2印刷后的返回位置;Position3印刷 后停止位置 Position4 印刷后开始返回时位置，机器印刷时括刀后退的开始位置。,FLOOD SUEEGEE Printing speed 印刷速度;Flood speed 回料速度, X ,Y, Theta piece offsets 网板位置在三个方向上偏移量。,Snap-off网版间距印刷时电池到网板的距离。这个参数关系到Z向电机的运动，因为 向下是正向，所以这个参数是一个负数。丝网间距的零点由压力传感器来决定，每次照点时 会进行一次零点的寻找。丝网间距的调节规律是设置值越大，透墨量越高，当到达一定高度 时，油墨无法触及承印物表面时就会造成印刷不全或无法印刷;设置值越小，透墨量越低， 当低到一定高度时，硅片无法在设定的脱离速度和真空的带动下脱离网版而粘黏在网版上就 是粘片;, Park 网版停止位置，印刷完成后电池到网板的距离，这个参数也是个负数。此值设 定偏低时会造成网版在印刷完成后由于位置较低而刮花印刷图形;,Speed upward网板上升速度，这是Z向电机在印刷完成后从印刷位置向上移动至停 止位置的速度。此值设定过慢时，会使硅片来不及脱离网版而造成粘片;, QUEEGEE Down-stop 刮刀高度，这是印刷时刮刀的位置，这个参数的零点以网版承载 浆料的一面为准，由于丝网间距和刮板高度为两个不同的电机进行控制，所以他们并不与 snape-off相关联，如果操作人员改变了 snap-off, 定要同步修改这个参数，但一般在压力 模式下，此值变更的意义不大;, Park 刮刀的停止位置，印刷和回墨完成后，印刷头的停止位置。,Pressure刮刀压力，印刷时括刀下降到Down-stop位置，这9/13页个位置的参数必须设置得比电池稍低（0.3-0.4mm应该足够了），这样实际的压力（左边显 示的数值）才能达到设置值。单位是牛顿，在压力模式下，印刷压力越大，瞬时刮刀下降的 位置就会越低，很可能会远超过0.3-0.4mm，对网版和印刷质量造成比较大的损害，所以在日 常设定印刷压力时需以小为宜。实际参数设定时，压力越大，承印量越小，压力越小，承印 量越大，压力的变化实际是刮刀位置的变化。3 印刷工序注意点1、第一道背面银电极，第二道背面铝背场的印刷和烘干，主要监控印刷后的湿重;第 三道正面银电极的印刷，主要监控印刷后的湿重和次栅线的宽度。第二道道湿重过大，一方 面浪费浆料，同时还会导致其不能在进高温区之前充分干燥，甚至不能将其中的所有有机物 赶出从而不能将整个铝浆层转变为金属铝，另外湿重过大可能造成烧结后电池片弓片。湿重 过小，所有铝浆均会在后续的烧结过程中与硅形成熔融区域而被消耗，而该合金区域无论从 横向电导率还是从可焊性方面均不适合于作为背面金属接触，另外还有可能出现鼓包等外观不良。第三道道栅线宽度过大，会使电池片受光面积较少，效率下降, 2 、隐裂片: 保持电池片背面和印刷台面平整，注意各道印刷台面和网版内不要有碎片 等大的异物，必要时更换台面纸，清洗网版并处理混有异物的浆料;, 3、粘片:按照形式来分可以分为连续的粘片和非连续的粘片。对于连续的粘片，往往 是由于印刷参数设置不合理导致的，主要有snap-off设置太低，或者网版的PARK位置太低， 印刷压力过大等原因，有时台面真空不足也会造成此类问题，也有些情况下如果浆料的粘度 过大也会造成粘片，特别是对于搅拌不足的浆料尤其容易发生粘片;对于非连续粘片，一般 是正对某个台面的问题，一般可能是由于台面纸透气性比较差，或者某个台面的真空有问题;, 4、结点和断线:发生在3道，一般是由于浆料在网版内停留时间较长，浆料变干，聚 集成大的颗粒，或者浆料内有大的异物，刮 条经过时，大颗粒将网孔撑大，该部位印刷的浆料比其他部位多，形成所谓结点，而严重时 这些颗粒或异物会堵塞网孔，浆料无法透过，造成断栅。一般用无尘布蘸取松油醇擦拭网版。 频繁出现时需要检查浆料粘度是否过大，若浆料正常，则需更改相关工艺参数以解决，必要 时清洗或更换网版。4 丝网印刷注意事项, 1、保持印刷平台的清洁,随时清除平台上的任何碎片和异物,防止产生碎片或损坏网 版。, 2、及时清理行走臂和烘箱里的碎片,防止堵塞电机或产生新的碎片。, 3、印刷台上的贴纸要平整、干净，否则易引起碎片或报警。, 4、根据具体情况,及时调整印刷参数。, 5、出现报警时应首先查看报警信息显示, 然后采取相应措施。, 6、机器自动运行时不要打开或调用需手动状态下运行的软件功能(如摄像校正，输入 输出显示控制等)，否则会造成死机。, 7、设备运行中禁止修改系统时间，否则会造成死机。5 印刷品质, 浆料本身的性质对产品有很大的影响:l (1)因为材料热膨胀系数的差异，浆料成分的不同也会造成太阳能电池的翘弯问题;l (2)烧结后浆料的附着性也是一个问题，要通过拉力测试;l (3)背场有铝球形成，原因:? ?硅片表面织构化过程时造成表面高低差过大;? ?干燥时间太短; 11/13页? ? 在烧结时铝颗粒间相互融溶而使颗粒间距缩短;6工艺参数对印刷的影响刮刀压力(pressure)刮刀压力越小，填入网孔的墨量就越多印刷速度(speed)湿重在某一速度下达到最大值，低于此速度，速度增大湿重增大，高 于此值，速度增大湿重较小印刷高度(down-stop)down-stop值越大，湿重越小丝网间距(snap-off)丝网间距增大，油墨的转移量也增大，但随着刮刀压力的增加，丝 网间距对油墨转移量影响趋小刮刀截面对刮刀的截面形状来说，刮刀边越锐利，线接触越细，出墨量就越大;边越圆， 出墨量就越少7 软件控制参数意义Enable Magazine Loader 机器运行时从承载盒中吸取硅片Enable Printing 选项不勾选时，印刷过程被跳过Enable Flip-Over 不勾选时，翻转器不工作Enable Load Breakage Wafer 不勾选时，翻转器不检查是否硅片破损Enable Oven Heating 允许炉子加热Enable Unload Oven 炉子只出硅片而不进硅片Enable Bypass Oven 硅片在行走擘上直接进入下一工序Dispenser 设置自动添加浆料的频率12/13页Enable Wafer Alignment 允许在印刷之前通过摄像来校准硅片Enable Screen Alignment 对网板上的基准标记进行定位Check Breakage Before 检查硅片在印刷前是否破碎Paper Change 印刷次数达到设置的数字时，机器停运行Single Nest 强制机器只在设定的那个台面上印刷13/13页全文完