1-太阳能电池片生产工艺流程

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,2014-2-17,#,多晶电池生产工艺流程,牛文富,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：,POCl3+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）,Rs,（串联电阻）,Rsh,（并联电阻）,FF,（填充因子）,EFF,（转换效率）,太阳能电池的效率计算公式,S-,硅片面积,E-,光强（正常,1000W 50W,）,二、太阳电池生产工艺,工序八，检验和分级,:,用自动分选机将电池按转化率分级,检验并包装,