太阳电池工艺培训课件

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,*,*,太阳电池工艺培训资料,太阳电池工艺培训资料,什么是太阳能光伏技术,太阳是能量的天然来源。地球上每一个活着的生物之所以具有发挥作用的能力,甚至于是它的生存，都是由于直接或间接来自于太阳的能量。,太阳能是一种辐射能，太阳能发电就意味着,-,要将太阳光直接转换成电能，它必须借助于能量转换器才能转换成为电能。这种把光能转换成为电能的能量转换器，就是太阳能电池。,我们所生产的太阳能电池只要受到阳光或灯光的照射，就能够把光能转变为电能，它的工作原理的基础是半导体,PN,结的光生伏打效应。当太阳光或其他光照射半导体的,PN,结时，就会在,PN,结的两边出现电压（光生电压），假如从,PN,结两端引出回路，就会产生电流，太阳能电池就可以工作了。,什么是太阳能光伏技术 太阳是能量的天然来源。地球上,整个光伏产业链,整个光伏产业链,晶体硅太阳能光伏产业链主要包括：,硅提纯：最终产品是多晶原生料；,拉晶,/,铸锭切片：最终产品是硅片；,单,/,多晶电池,：最终产品是电池；,组件封装,：,最终产品是组件；,系统工程：最终产品是系统工程,；,整个光伏产业链,晶体硅太阳能光伏产业链主要包括：整个光伏产业链,晶体硅太阳能电池生产的工艺流程,Chemical Etching,硅片表面化学腐蚀处理（一次清洗）,Diffusion,扩散,Edge etch,去边结,Anti-reflective coating,制做减反射膜,Printing&,sintering,制作上下电极及烧结,Cell testing&sorting,电池片测试分选,太阳电池的生产工艺流程,Cleaning process,去,PSG,晶体硅太阳能电池生产的工艺流程Chemical Etchin,硅片表面化学腐蚀处理（一次清洗）,目的,：,去除硅片表面的损伤层，制做能够减少表面太阳光反射的,陷光结构。,原理,：,单晶：,利用碱溶液对单晶硅各个晶面腐蚀速率的不同,在硅片表面形,成类似“金字塔”状的绒面。,Si+2NaOH+H,2,O=Na,2,SiO,3,+,2H,2,常用碱的浓度为,0.53%,，根据实际制绒效果进行调整；,硅酸钠被加入到溶液中起缓冲作用；,异丙醇被加入到溶液中起消泡剂的作用；,制绒溶液温度：,8090,度（根据实际制绒效果进行调整）；,制绒时间：,1040,分钟（根据不同溶液配比进行调整）；,硅片表面化学腐蚀处理（一次清洗）目的：去除硅片表面的损伤层，,硅片表面化学腐蚀处理（一次清洗）,多晶：,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,主要腐蚀酸：硝酸,+,氢氟酸；,常用缓和剂：去离子水、醋酸、磷酸、硫酸等；,溶液温度：,030,度（根据不同溶液配比进行调整）；,制绒时间：,010,分钟；,硅片表面化学腐蚀处理（一次清洗）多晶：利用硝酸的强氧化性和氢,绒面微观图,硅片表面化学腐蚀处理（一次清洗）,100X,光学显微镜,-,单晶,1000X,电子扫描镜,-,单晶,100X,金相显微镜,-,单晶,1000X,电子扫描镜,-,多晶,5000X,电子扫描镜,-,多晶,1000X,电子扫描镜,-,多晶,绒面微观图硅片表面化学腐蚀处理（一次清洗）100X光学显微镜,硅片表面化学腐蚀处理（一次清洗）,制绒前后硅片表面对光的反射率比较,硅片表面化学腐蚀处理（一次清洗）制绒前后硅片表面对光的反射率,硅片表面化学腐蚀处理（一次清洗）,硅片腐蚀量与电池片参数的关系（多晶）,硅片表面化学腐蚀处理（一次清洗）硅片腐蚀量与电池片参数的关系,硅片表面化学腐蚀处理（一次清洗）,常见清洗不良品现象,“雨点”,&,白斑,改善方案：,增加异丙醇的量可以去除“雨点”现象；,白斑,-,绒面发白,改善方案：,增加溶液浓度、提高温度、延长腐蚀时间等可以改善“白斑”现象，但会增加硅片的腐蚀量；仍需不断总结经验；,硅片表面化学腐蚀处理（一次清洗）常见清洗不良品现象“雨点”&,硅片表面化学腐蚀处理（一次清洗）,常见清洗不良品现象,手指印,禁止不带一次性手套或者乳胶手套而直接用手接触硅片表面；,“水纹”,改善方案：,从溶液中取片时向硅片表面不断的喷水，保持硅片表面湿润可以改善此种现象；另外，排掉部分溶液，补充新溶液或者重新配制溶液也可以改善此种现象；,硅片表面化学腐蚀处理（一次清洗）常见清洗不良品现象手指印“水,硅片表面化学腐蚀处理（一次清洗）,常见清洗不良品现象,表面油污、表面划痕、制绒后规则性出现“区域线”等异常现象归结为硅片问题，我们也要在工作中不断总结经验，如何解决这些问题。,硅片表面化学腐蚀处理（一次清洗）常见清洗不良品现象表面油污、,制,PN,结（扩散）,目的：,在,P,型硅表面上渗透入很薄的一层磷，使前表面变成,N,型，使,之成为一个,PN,结。,原理：,POCl,3,液态源：,通过气体携带,POCL,3,分子进入扩散炉管，使之反应生,成磷沉淀在表层。磷在高温下渗透入硅片内部形成,N,区。,4POCL,3,+5O,2,=2P,2,O,5,+6Cl,2,2P,2,O,5,+5Si =4P +5SiO,2,扩散后硅片截面示意图,POCl3,液态源扩散原理图,制PN结（扩散）目的：在P型硅表面上渗透入很薄的一层磷，使前,制,PN,结（扩散）,扩散的原理,制PN结（扩散）扩散的原理,扩散的变化方向,1.,选择性发射极：,在栅线覆盖区域进行重掺（方阻,20,左右），未覆,盖区域进行轻掺（方阻,80,左右）。,2.,发射极浅结：,降低表面方块电阻（方阻,60,以上），减少死层和体,内复合，提高电池短波相应能力。,3.,链式扩散：,在硅片表面喷涂或印刷磷酸（磷浆），然后利用链式 扩散炉进行扩散，特点产能大。,制,PN,结（扩散）,扩散的变化方向制PN结（扩散）,制,PN,结（扩散）,单面扩散示意图,制PN结（扩散）单面扩散示意图,制,PN,结（扩散）,常见扩散不良现象,表面有点状或者块状斑迹，产生该现象的原因是硅片在扩散前表面被污染（水、偏磷酸、灰尘等）；,制PN结（扩散）常见扩散不良现象表面有点状或者块状斑迹，,刻蚀,目的,：,去除硅片边缘的,N,型区域，将硅片内部的,N,层和,P,层隔离,开，以达到,PN,结的结构要求。,原理,：,干法刻蚀（等离子刻蚀）：,等离子刻蚀是采用高频辉光放电反应，,使反应气体激活成活性粒子，这些活性粒子与需要被刻蚀区域,的,Si/SiO,2,发生反应，形成挥发性生成物而被去除。,刻蚀目的：去除硅片边缘的N型区域，将硅片内部的N层和P层隔离,刻蚀,原理,：,湿法刻蚀（背腐蚀）：,利用,HF-HNO,3,溶液，对硅片背表面和边缘进,行高速腐蚀，以达到去掉边缘层和消除背面绒面的作用。,Si+HNO3 SiO2+NOx +H2O,SiO2+6HF H2SiF6+2H2O,激光去边：,利用激光束的高能量使硅熔化，在硅片背表面划槽，,用来隔断,N,层和,P,层，以达到分离的目的。,去边的发展方向：,由于湿法刻蚀的优势比较明显，相对转换效率较高，因此以后,采用湿法刻蚀的厂家将会越来越多。,刻蚀原理：,常见刻蚀不良现象,改善方案：,夹紧环氧板或者在不影响刻蚀效果的情况下调整气体流量、功率和刻蚀时间；,刻蚀线过宽,常见刻蚀不良现象改善方案：刻蚀线过宽,去,PSG,（二次清洗）,目的,：,去除硅片表面的,P-Si,玻璃层（,PSG,）,为加镀减反射膜做准备。,原理,：,利用,HF,和硅片表面的,P-Si,玻璃层反应，并使之络合剥离，以,达到清洗的目的。,HF+SiO,2,H,2,SiF,6,+H,2,O,去,PSG,发展方向：,相对来讲，二次清洗是比较简单的工艺，之后的发展应该会,如同,RENA,的设备一样，集成湿法刻蚀设备，从而缩减流程。,去PSG（二次清洗）目的：去除硅片表面的P-Si玻璃层（PS,去,PSG,（二次清洗）,二次清洗不良片,”,水纹片“,水纹片,改善方案：,1,、减少硅片暴露在空气中的时间；,、在甩干之前将紧贴在一起的硅片人为分开；,3,、增加硅片之间的间隙，防止硅片紧贴在一起，等等,去PSG（二次清洗）二次清洗不良片”水纹片“水纹片,镀减反射膜（,PECVD,）,目的,：,在硅片前表面均匀的镀上一层高效的减反射膜，并对,mc-Si,进,行体钝化。（,mc-Si,多晶硅）,原理,：,PECVD,是借助微波或射频等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,。,直接式,PECVD,间接式,PECVD,镀减反射膜（PECVD）目的：在硅片前表面均匀的镀上一层高效,镀减反射膜（,PECVD,）,利用波的干涉原理来达到减反射效果,镀减反射膜（PECVD）利用波的干涉原理来达到减反射效果,镀减反射膜（,PECVD,）,镀减反射膜（PECVD）,镀减反射膜（,PECVD,）,常见不良片,绒面色差,/,色斑：,因为绒面不良而造成,PECVD,处镀膜不良，需从制绒工序进行改善；,镀减反射膜（PECVD）常见不良片绒面色差/色斑：,镀减反射膜（,PECVD,）,表面划伤：,硅片镀膜后，避免硅片与石英吸笔之间、硅片与硅片之间产生相互摩擦；,镀减反射膜（PECVD）表面划伤：,印刷和烧结,目的,：,在电池上下表面各印上电极图形，经烧结与硅片形成欧姆接,触。,原理,：,银浆，铝浆印刷过的硅片，通过烘干有机溶剂完全挥发，膜,层收缩成为固状物紧密粘附在硅片上，可视为金属电极材料层,和硅片接触在一起。当硅片投入烧结炉共烧时，金属材料融入,到硅里面，之后又几乎同时冷却形成再结晶层，也就是在金属,和晶体接触界面上生长出一层外延层，如果外延层内杂质成份,相互合适，这就获得了欧姆接触。,印刷工艺流程：,印刷背电极,烘干,印刷背电场,烘干,印刷正面栅线,烧结工艺流程：,印刷完硅片,烘干 升温 降温共晶 冷却,印刷和烧结目的：在电池上下表面各印上电极图形，经烧结与硅片形,印刷和烧结,烧结完电池片外观,：,单晶硅电池片,多晶硅电池片,丝网印刷和烧结发展趋势,1.,栅线高精化，利用高精密网版把细栅线做到,100u,以下。,2.,烧结炉的发展追求,RTP,（快速热处理）,印刷和烧结烧结完电池片外观：单晶硅电池片多晶硅电池片丝网印刷,印刷和烧结,印刷和烧结,印刷和烧结,印刷后太阳电池电池模型图,印刷和烧结印刷后太阳电池电池模型图,常见印刷不良,虚印,漏浆,常见印刷不良虚印漏浆,常见印刷不良,虚印断线,常见印刷不良虚印断线,单片测试和分选,目的,：,通过模拟太阳光太阳能电池进行参数测试和分析，将电池片,按照一定的要求进行分类。,原理,：,利用太阳能电池的光谱特性，温度特性，输出特性等，通过,相关参数的测定和计算，来表达电池的电性能情况。（具体内,容非常复杂，这里不再赘述）,重要参数,光照强度：,100mw/cm2,（即,1000W/m2,）,转换效率，功率，电池片面积（,125,单晶为例,148.6cm2,）的关系：,功率,=,光照强度*面积*转换效率,短路电流（,Isc,），开路电压（,Voc,），填充因子（,FF,），功率的关系：,功率,=Isc*Voc*FF,最大工作电流（,Im,），最大工作电压（,Vm,），功率的关系：,功率,=Im*Vm,串联电阻（,Rs,），并联电阻（,Rsh,）；,单片测试和分选目的：通过模拟太阳光太阳能电池进行参数测试和分,单片测试和分选,单片测试和分选,