太陽(yáng)電池工藝培訓(xùn)資料.ppt

太陽(yáng)電池工藝培訓(xùn)資料,什么是太陽(yáng)能光伏技術(shù)A,太陽(yáng)是能量的天然來(lái)源。地球上每一個(gè)活著的生物之所以具有發(fā)揮作用的能力,甚至于是它的生存，都是由于直接或間接來(lái)自于太陽(yáng)的能量。 太陽(yáng)能是一種輻射能，太陽(yáng)能發(fā)電就意味著-要將太陽(yáng)光直接轉(zhuǎn)換成電能，它必須借助于能量轉(zhuǎn)換器才能轉(zhuǎn)換成為電能。這種把光能轉(zhuǎn)換成為電能的能量轉(zhuǎn)換器，就是太陽(yáng)能電池。 我們所生產(chǎn)的太陽(yáng)能電池只要受到陽(yáng)光或燈光的照射，就能夠把光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，它的工作原理的基礎(chǔ)是半導(dǎo)體PN結(jié)的光生伏打效應(yīng)。當(dāng)太陽(yáng)光或其他光照射半導(dǎo)體的PN結(jié)時(shí)，就會(huì)在PN結(jié)的兩邊出現(xiàn)電壓（光生電壓），假如從PN結(jié)兩端引出回路，就會(huì)產(chǎn)生電流，太陽(yáng)能電池就可以工作了。,整個(gè)光伏產(chǎn)業(yè)鏈,晶體硅太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)鏈主要包括： 硅提純：最終產(chǎn)品是多晶原生料； 拉晶/鑄錠切片：最終產(chǎn)品是硅片； 單/多晶電池：最終產(chǎn)品是電池； 組件封裝：最終產(chǎn)品是組件； 系統(tǒng)工程：最終產(chǎn)品是系統(tǒng)工程；,整個(gè)光伏產(chǎn)業(yè)鏈,晶體硅太陽(yáng)能電池生產(chǎn)的工藝流程,Chemical Etching 硅片表面化學(xué)腐蝕處理（一次清洗）,Diffusion 擴(kuò)散,Edge etch 去邊結(jié),Anti-reflective coating 制做減反射膜,Printing& sintering 制作上下電極及燒結(jié),Cell testing& sorting 電池片測(cè)試分選,太陽(yáng)電池的生產(chǎn)工藝流程,Cleaning process 去PSG,硅片表面化學(xué)腐蝕處理（一次清洗）,目的：去除硅片表面的損傷層，制做能夠減少表面太陽(yáng)光反射的 陷光結(jié)構(gòu)。 原理 ： 單晶：利用堿溶液對(duì)單晶硅各個(gè)晶面腐蝕速率的不同,在硅片表面形 成類(lèi)似“金字塔”狀的絨面。 Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2 常用堿的濃度為0.53%，根據(jù)實(shí)際制絨效果進(jìn)行調(diào)整； 硅酸鈉被加入到溶液中起緩沖作用； 異丙醇被加入到溶液中起消泡劑的作用； 制絨溶液溫度：8090度（根據(jù)實(shí)際制絨效果進(jìn)行調(diào)整）； 制絨時(shí)間：1040分鐘（根據(jù)不同溶液配比進(jìn)行調(diào)整）；,硅片表面化學(xué)腐蝕處理（一次清洗）,多晶：利用硝酸的強(qiáng)氧化性和氫氟酸的絡(luò)合性，對(duì)硅進(jìn)行氧化和絡(luò) 合剝離，導(dǎo)致硅表面發(fā)生各向同性非均勻性腐蝕，從而形成類(lèi) 似“凹陷坑”狀的絨面。 Si + HNO3 SiO2 + NOx + H2O SiO2 + 6HF H2SiF6 + 2H2O 主要腐蝕酸：硝酸+氫氟酸； 常用緩和劑：去離子水、醋酸、磷酸、硫酸等； 溶液溫度：030度（根據(jù)不同溶液配比進(jìn)行調(diào)整）； 制絨時(shí)間：010分鐘；,絨面微觀圖,硅片表面化學(xué)腐蝕處理（一次清洗）,100X光學(xué)顯微鏡-單晶,1000X電子掃描鏡-單晶,100X金相顯微鏡-單晶,1000X電子掃描鏡-多晶,5000X電子掃描鏡-多晶,1000X電子掃描鏡-多晶,硅片表面化學(xué)腐蝕處理（一次清洗）,制絨前后硅片表面對(duì)光的反射率比較,硅片表面化學(xué)腐蝕處理（一次清洗）,硅片腐蝕量與電池片參數(shù)的關(guān)系（多晶）,硅片表面化學(xué)腐蝕處理（一次清洗）,常見(jiàn)清洗不良品現(xiàn)象,“雨點(diǎn)”&白斑 改善方案： 增加異丙醇的量可以去除“雨點(diǎn)”現(xiàn)象；,白斑-絨面發(fā)白 改善方案： 增加溶液濃度、提高溫度、延長(zhǎng)腐蝕時(shí)間等可以改善“白斑”現(xiàn)象，但會(huì)增加硅片的腐蝕量；仍需不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)；,硅片表面化學(xué)腐蝕處理（一次清洗）,常見(jiàn)清洗不良品現(xiàn)象,手指印 禁止不帶一次性手套或者乳膠手套而直接用手接觸硅片表面；,“水紋” 改善方案： 從溶液中取片時(shí)向硅片表面不斷的噴水，保持硅片表面濕潤(rùn)可以改善此種現(xiàn)象；另外，排掉部分溶液，補(bǔ)充新溶液或者重新配制溶液也可以改善此種現(xiàn)象；,硅片表面化學(xué)腐蝕處理（一次清洗）,常見(jiàn)清洗不良品現(xiàn)象,表面油污、表面劃痕、制絨后規(guī)則性出現(xiàn)“區(qū)域線”等異常現(xiàn)象歸結(jié)為硅片問(wèn)題，我們也要在工作中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，如何解決這些問(wèn)題。,制PN結(jié)（擴(kuò)散）,目的：在P型硅表面上滲透入很薄的一層磷，使前表面變成N型，使 之成為一個(gè)PN結(jié)。 原理 ： POCl3液態(tài)源：通過(guò)氣體攜帶POCL3分子進(jìn)入擴(kuò)散爐管，使之反應(yīng)生 成磷沉淀在表層。磷在高溫下滲透入硅片內(nèi)部形成N區(qū)。 4POCL3 + 5O2 = 2P2O5 + 6Cl2 2P2O5 + 5Si = 4P + 5SiO2,擴(kuò)散后硅片截面示意圖,POCl3液態(tài)源擴(kuò)散原理圖,制PN結(jié)（擴(kuò)散）,擴(kuò)散的原理,擴(kuò)散的變化方向 1.選擇性發(fā)射極：在柵線覆蓋區(qū)域進(jìn)行重?fù)剑ǚ阶?0左右），未覆 蓋區(qū)域進(jìn)行輕摻（方阻80左右）。 2.發(fā)射極淺結(jié)：降低表面方塊電阻（方阻60以上），減少死層和體 內(nèi)復(fù)合，提高電池短波相應(yīng)能力。 3.鏈?zhǔn)綌U(kuò)散：在硅片表面噴涂或印刷磷酸（磷漿），然后利用鏈?zhǔn)?擴(kuò)散爐進(jìn)行擴(kuò)散，特點(diǎn)產(chǎn)能大。,制PN結(jié)（擴(kuò)散）,制PN結(jié)（擴(kuò)散）,單面擴(kuò)散示意圖,制PN結(jié)（擴(kuò)散）常見(jiàn)擴(kuò)散不良現(xiàn)象,表面有點(diǎn)狀或者塊狀斑跡，產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因是硅片在擴(kuò)散前表面被污染（水、偏磷酸、灰塵等）；,刻蝕,目的：去除硅片邊緣的N型區(qū)域，將硅片內(nèi)部的N層和P層隔離 開(kāi)，以達(dá)到 PN結(jié)的結(jié)構(gòu)要求。 原理 ： 干法刻蝕（等離子刻蝕）：等離子刻蝕是采用高頻輝光放電反應(yīng)， 使反應(yīng)氣體激活成活性粒子，這些活性粒子與需要被刻蝕區(qū)域 的Si/SiO2發(fā)生反應(yīng)，形成揮發(fā)性生成物而被去除。,刻蝕,原理 ： 濕法刻蝕（背腐蝕）：利用HF-HNO3溶液，對(duì)硅片背表面和邊緣進(jìn) 行高速腐蝕，以達(dá)到去掉邊緣層和消除背面絨面的作用。 Si + HNO3 SiO2 + NOx + H2O SiO2 + 6HF H2SiF6 + 2H2O 激光去邊：利用激光束的高能量使硅熔化，在硅片背表面劃槽， 用來(lái)隔斷N層和P層，以達(dá)到分離的目的。 去邊的發(fā)展方向： 由于濕法刻蝕的優(yōu)勢(shì)比較明顯，相對(duì)轉(zhuǎn)換效率較高，因此以后 采用濕法刻蝕的廠家將會(huì)越來(lái)越多。,常見(jiàn)刻蝕不良現(xiàn)象,改善方案： 夾緊環(huán)氧板或者在不影響刻蝕效果的情況下調(diào)整氣體流量、功率和刻蝕時(shí)間；,刻蝕線過(guò)寬,去PSG（二次清洗）,目的：去除硅片表面的P-Si玻璃層（PSG）,為加鍍減反射膜做準(zhǔn)備。 原理 ：利用HF和硅片表面的P-Si玻璃層反應(yīng)，并使之絡(luò)合剝離，以 達(dá)到清洗的目的。 HF + SiO2 H2SiF6 + H2O 去PSG發(fā)展方向： 相對(duì)來(lái)講，二次清洗是比較簡(jiǎn)單的工藝，之后的發(fā)展應(yīng)該會(huì) 如同RENA的設(shè)備一樣，集成濕法刻蝕設(shè)備，從而縮減流程。,去PSG（二次清洗）,二次清洗不良片”水紋片“,水紋片 改善方案： 1、減少硅片暴露在空氣中的時(shí)間； 、在甩干之前將緊貼在一起的硅片人為分開(kāi)； 3、增加硅片之間的間隙，防止硅片緊貼在一起，等等,鍍減反射膜（PECVD）,目的：在硅片前表面均勻的鍍上一層高效的減反射膜，并對(duì)mc-Si進(jìn) 行體鈍化。 原理 ： PECVD是借助微波或射頻等使含有薄膜組成原子的氣體電 離，在局部形成等離子體，而等離子化學(xué)活性很強(qiáng)，很容易發(fā) 生反應(yīng)，在基片上沉積出所期望的薄膜。,直接式PECVD,間接式PECVD,鍍減反射膜（PECVD）,利用波的干涉原理來(lái)達(dá)到減反射效果,鍍減反射膜（PECVD）,鍍減反射膜（PECVD）,常見(jiàn)不良片,絨面色差/色斑： 因?yàn)榻q面不良而造成PECVD處鍍膜不良，需從制絨工序進(jìn)行改善；,鍍減反射膜（PECVD）,表面劃傷： 硅片鍍膜后，避免硅片與石英吸筆之間、硅片與硅片之間產(chǎn)生相互摩擦；,印刷和燒結(jié),目的：在電池上下表面各印上電極圖形，經(jīng)燒結(jié)與硅片形成歐姆接 觸。 原理：銀漿，鋁漿印刷過(guò)的硅片，通過(guò)烘干有機(jī)溶劑完全揮發(fā)，膜 層收縮成為固狀物緊密粘附在硅片上，可視為金屬電極材料層和硅片接觸在一起。當(dāng)硅片投入燒結(jié)爐共燒時(shí)，金屬材料融入 到硅里面，之后又幾乎同時(shí)冷卻形成再結(jié)晶層，也就是在金屬 和晶體接觸界面上生長(zhǎng)出一層外延層，如果外延層內(nèi)雜質(zhì)成份 相互合適，這就獲得了歐姆接觸。 印刷工藝流程： 印刷背電極 烘干 印刷背電場(chǎng) 烘干 印刷正面柵線 燒結(jié)工藝流程： 印刷完硅片 烘干 升溫 降溫共晶 冷卻,印刷和燒結(jié),燒結(jié)完電池片外觀：,單晶硅電池片,多晶硅電池片,絲網(wǎng)印刷和燒結(jié)發(fā)展趨勢(shì) 1.柵線高精化，利用高精密網(wǎng)版把細(xì)柵線做到100u以下。 2.燒結(jié)爐的發(fā)展追求RTP（快速熱處理）,印刷和燒結(jié),印刷和燒結(jié),印刷后太陽(yáng)電池電池模型圖,常見(jiàn)印刷不良,虛印,漏漿,常見(jiàn)印刷不良,虛印斷線,單片測(cè)試和分選,目的：通過(guò)模擬太陽(yáng)光太陽(yáng)能電池進(jìn)行參數(shù)測(cè)試和分析，將電池片 按照一定的要求進(jìn)行分類(lèi)。 原理：利用太陽(yáng)能電池的光譜特性，溫度特性，輸出特性等，通過(guò) 相關(guān)參數(shù)的測(cè)定和計(jì)算，來(lái)表達(dá)電池的電性能情況。（具體內(nèi) 容非常復(fù)雜，這里不再贅述） 重要參數(shù) 光照強(qiáng)度：100mw