多晶硅太陽能電池生產(chǎn)工藝

1、太陽能電池光電轉(zhuǎn)換原理主要是利用太陽光射入太陽能電池后產(chǎn)生電子電洞對，利用P-N接面的電場將電子電洞對分離,利用上下電極將這些電子電洞引出，從而產(chǎn)生電流。整個生產(chǎn)流程以多晶硅切片為原料，制成多晶硅太陽能電池芯片。處理工藝主要有多晶硅切片清洗、磷擴散、氧化層去除、抗反射膜沉積、電極網(wǎng)印、燒結(jié)、鐳射切割、測試分類包裝等。生產(chǎn)工藝主要分為以下過程： 表面處理（多晶硅片清洗、制絨）與單晶硅絨面制備采用堿液和異丙醇腐蝕工藝不同，多晶硅絨面制備采用氫氟酸和硝酸配成的腐蝕液對多晶硅體表面進行腐蝕。一定濃度的強酸液對硅表面進行晶體的各相異性腐蝕，使得硅表面成為無數(shù)個小“金字塔”組成的凹凸表面，也就是所謂的“絨

2、面”，以增加了光的反射吸收，提高電池的短路電流和轉(zhuǎn)換效率。從電鏡的檢測結(jié)果看，小“金字塔”的底邊平均約為10um。主要反應式為： 這個過程在硅片表面形成一層均勻的反射層（制絨），作為制備P-N結(jié)襯底。處理后對硅片進行堿洗、酸洗、純水洗，此過程在封閉的酸蝕刻機中進行。堿洗是為了清洗掉硅片未完全反應的表面腐蝕層，因為混酸中HF比例不能太高，否則腐蝕速度會比較慢，其反應式為：。之后再經(jīng)過酸洗中和表面的堿液，使表面的雜質(zhì)清理干凈，形成純凈的絨面多晶硅片。酸蝕刻機內(nèi)設置了一定數(shù)量的清洗槽，各股廢液及廢水均能單獨收集。此過程中的廢酸液（L1，主要成分為廢硝酸、氫氟酸和H2SiF6）、廢堿液（L2，主要成分

3、為廢KOH、K2SiO3）、廢酸液（L3，主要成分為廢氫氟酸以及鹽酸）均能單獨收集，酸堿洗后均由少量純水洗滌，純水預洗廢液（S1、S2、S3）和兩級純水漂洗廢水（W1），收集后排入廠區(qū)污水預處理設施，處理達標后通過專管接入清流縣市政污水管網(wǎng)。此過程中使用的硝酸、氫氟酸均有一定的揮發(fā)性，產(chǎn)生的酸性廢氣（G1-1、G1-2），經(jīng)設備出氣口進管道收集系統(tǒng)，經(jīng)廠房頂?shù)膲A水噴淋系統(tǒng)處理達標后排放。G1-2與后序PECVD工序產(chǎn)生的G5（硅烴、氨氣）合并收集后經(jīng)過兩級水吸收處理后經(jīng)排氣筒排放。 磷擴散此過程是使氣體沉積在硅片表面，再利用高溫制造出晶硅片P-N接面所需的N層。將硅片放入擴散爐管，通以氮氣、氧

4、氣和POCl3氣體，高溫（電加熱）下分解，在硅片表面形成較穩(wěn)定的P-N結(jié)。磷擴散中通氮氣的目的：使三氯氧磷有效導入至硅芯片上，以減少三氯氧磷之消耗。其擴散原理可用下式表示： 反應過程中Si和O2足量與POCl3反應生成P后附著于芯片上，過程中反應溫度為800900。磷原子通過擴散進入硅片。反應過程中Si和O2均過量，POCl3完全反應，反應過程中有廢氣Cl2（G2）以及P2O5煙氣產(chǎn)生，由專管收集，與表面處理工序產(chǎn)生的G1-1、G1-2一起經(jīng)廠房頂?shù)膲A水噴淋系統(tǒng)處理達標后排放。 等離子刻蝕（邊緣刻蝕）在擴散時，硅片的正面和周邊都形成了P-N結(jié)，為了減少漏電流、提高效率，要把硅片周邊的p-n 結(jié)

5、刻蝕掉，四氟化碳為惰性氣體，在高頻電場的作用下與硅反應形成四氟化硅，這樣就把周邊的P-N結(jié)刻蝕掉?？涛g在專門刻蝕機內(nèi)進行，將硅片邊角刻蝕，以便電路板的連通，刻蝕后的CF4、SiF4 （G3）廢氣抽出排放。 工藝過程裝 片抽真空送反應氣起 輝卸片檢測充 氣技術規(guī)格四面邊緣均勻刻透，邊緣PN類型檢測為P型。去磷硅玻璃在擴散時，硅片的正面形成一層很薄的磷硅玻璃層，為使電池表面顏色均勻一致，正反電極與電池形成良好的歐姆接觸，利用49的氫氟酸和稀HCl混合在室溫下把磷硅玻璃腐蝕掉，反應式為：SiO2+6HFH2SiF6 +2H2O。氫氟酸的作用是溶解二氧化硅。此過程有酸性廢氣（G4）、漂洗廢水（W2）、

6、廢酸液（L4：主要成分為廢氫氟酸、HCl）、純水預洗廢水（S4）產(chǎn)生，廢氣中主要污染物為氟化物和HCl氣體，酸性廢水主要含氟化物。說明：純水廢液(S4)和漂洗廢水(W2) 收集后排入廠污水預處理設施，處理達標后通過專管接入清流縣市政污水管網(wǎng)。 PECVD鍍膜此過程采用PEVCD鍍膜方式，利用高頻電源輝光放電使氣體電離，促進反應活性基團的生成，從而降低沉積溫度，PECVD在200500范圍內(nèi)可以成氮化硅薄膜。氮化硅膜不僅僅有優(yōu)良的光學性能如折射率接近太陽電池所需的最佳折射率，且有良好的絕緣性、致密性、穩(wěn)定性和對雜質(zhì)離子的掩蔽能力。沉積的氮化硅膜中含有大量的氫，能起到鈍化作用。尾氣（G5) 中的硅

7、烷和空氣接觸后發(fā)生如下反應：SiH4+O2（空氣）SiO2+H2O，以SiO2粉塵的形式排放。另外，尾氣中少量未反應的氨氣經(jīng)過兩級水吸收處理后經(jīng)排氣筒排放。 工藝過程裝 片進 舟抽真空SiN 薄膜沉積起輝放電退 舟通 氣技術規(guī)格A、膜厚：80nm（對拋光片來說厚度100nm），折射率2.05；B、成膜均勻性：批內(nèi)5%，批間5%；C、表觀：深藍色，色調(diào)均一性好。電極網(wǎng)印、燒結(jié)電池背面二次印刷，正面一次印刷，共三次印刷；背面烘烤二次，正面烘干燒結(jié)一次，共三次。鋁背場（指芯片的背面部分，主要功能為后續(xù)工藝流程的接觸電極使用）是為了提高電子壽命，提高效率，利用鋁和硅形成失配位錯，把硅片體內(nèi)的缺陷吸收到鋁背場上來。正反面的柵線收集電子和空穴，形成負載電流。使用微電子檢測設備（AOI）自動確認方式，確保網(wǎng)印結(jié)果正確。燒結(jié)使芯片上的膠干燥，膠與芯片結(jié)合。本工序中在印刷和烘干過程中會有少量的有機氣體產(chǎn)生（G6 )。有機廢氣經(jīng)活性碳吸附后排氣筒排放。 工藝過程上 料印刷背電極烘 干印刷背場印刷正面柵極自動轉(zhuǎn)面烘 干下 料技術規(guī)格A、背電極：Ag/Al漿料，0.05g；B、背場：Al漿料，1.6g；C、正柵線：Ag漿料，0.16g；寬度：次柵線6080um；主柵線 1.5mm；D、金屬電極遮光面積：6-7%；鐳射切割