单晶硅太阳能电池片基础知识培训
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测试手段：冷热探针测试仪、边缘隔离电阻测试仪。
3刻蚀机整体结构
反应室 真空系统 送气系统 压力控制系 统 • 高频电源和 匹配器 • • • •
4、装片示意图
5、去PSG 什么是磷硅玻璃？ 在扩散过程中发生如下反应：
POCl3分解产生的 P2O5 淀积在硅片表面， P2O5与Si反应生 4POCl3 3O 2 2P 2O5 6Cl2 成SiO2和磷原子： 这样就在硅片表面形成一层含有磷元素的SiO2，称之为磷 硅玻璃 2P O 5Si 5SiO 4P
装片 超声清洗 粗抛 （去除表面损伤） 制绒 （形成绒面） 喷淋 一次水洗 二次水洗 清洗干燥 扩散
制绒机源自文库
3、微观绒面图像：
原材料硅 片
粗抛后
绒面
4、异常现象：
1）出现雨点状的斑点，只要加入少量乙醇或异丙醇即可消除。 2）硅片上端部分光亮，表明液位不够或溶液粘稠度过大，使篮框漂浮起 来。 3）硅片表面有流水印，说明溶液内硅酸钠过量，适当加大NaOH的用量； 还有可能喷淋效果不理想。 4）硅片局部或全部发白，说明硅片局部反应不均匀或表面反应受到抑制， 可通过延长反应时间、提高溶液浓度等方法缓解。 5）硅片表面残留硅酸钠，观察清洗效果，提高水洗温度或提高水洗流量。 6）花篮印：一般为硅片与花篮接触阻碍硅片反应的速率，可以通过提过 药液浓度、延长反应时间或清洗花篮等措施进行缓解。
烧结Fire
测试分档 Test&sort
制绒 Texturing
1、制绒原理：利用低浓度碱溶液对晶体硅在不同晶向上具有 不同腐蚀速率的各向异性腐蚀特性，在硅片表面腐蚀形成 角锥体密布的表面形貌 ，以减少硅片表面的反射率。 反应式为：Si+2NaOH+H2O →Na2SiO3 +2H2 ↑
2、制绒流程：
刻蚀&去PSG
Edge isolation&Remove PSG
一、等离子刻蚀 1、等离子刻蚀目的：去除硅片四周所扩散的N型层。
2、等离子刻蚀原理：
等离子体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，如原子或游离基，这 些活性粒子扩散到需刻蚀的部位，在那里与被刻 蚀材料进行反应，形成挥发性反应物而被去除。 等离子刻蚀也被称为干法刻蚀。
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单晶硅电池片生产流程
制绒 Texturing 清洗干燥 Rinse&Dry 扩散 Diffusion
PECVD (Plasma
Enhanced Chemical Vapor Deposition)
去磷硅玻璃(干 刻)Remove PSG
等离子刻蚀& 湿法刻蚀 Edge isolation
印刷 Printing
除上下舟的操作人员操作外，其他无关人员布不允许在扩散炉 附近逗留； 扩散炉硅桨、操作台面及其上的接磷盒、以及镊子、桌子、传 递窗应保持清洁； 完整填写随工单； 不允许斜靠或者坐在装片用的桌子上，也不允许用手直接触摸 该桌子及其上面的适应托盘、石英舟或其他洁净物品； 下片时，应注意避免或减少硅片受到的摩擦（WHY?）； 下片时，需严格挑出不合格品返工处理。
PECVD
1、PECVD工作原理： 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，在硅片上沉积出所期望的薄膜。 所用的活性气体为硅烷SiH4和氨NH3。这些气体经解 离后反应，在硅片上长出氮化硅膜。可以根据改变硅烷对 氨的比率，来得到不同的折射指数。在沉积工艺中，伴有 大量的氢原子和氢离子的产生，大大提高硅片表面的钝化 效果。 SiH4+NH3 → SixNy+H2↑
扩散 Diffusion
1、扩散简单示意：
2、扩散的目的：形成PN结。 3、扩散中的化学反应：
C以上 5POCl3 600 3PCl5 P2 O5
4PCl5 5O2 2P2 O5 10Cl 2
C以上 2P2O5 5Si 800 5SiO2 4P
清洗和甩干 Rinse&Dry
1、清洗目的：将硅片表面残留的金属离子、残留灰尘、氧 化物等去除，保证扩散前硅片表面的洁净度。 2、清洗用到的酸：HF、HCL 3、甩干注意事项：
甩干机开关门，要按照指示灯来操作，不允许提前操作，以免造成安全事故 甩干机进行甩干时，硅片要对称放置 甩干机开盖时，要等到转动停止后在取片
5.最大功率(Pmax)：太阳电池的伏安特性曲线上，电流电压乘积 的最大值． 6.串联电阻(Rs)：指太阳电池内部的与ＰＮ结等串联的电阻，它 是由半导体材料的体电阻 薄层电阻 电极接触电阻等组成． 7.并联电阻(Rsh)：指太阳电池内部的、跨连在电池两端的等效 电阻． 8.填充因子(FF)：指太阳能电池的最大功率与开路电压和短路电 流乘积之比． 9.转化效率(Eff)：指受光照太阳电池的最大功率与入射到该太阳 电池上的全部辐射功率的百分比．
2、PECVD的作用： Si3N4膜的作用: 减少光的反射 良好的折射率和厚度可以促进太阳光的吸收。 防氧化:结构致密保证硅片不被氧化。 低温工艺（有效降低成本） 优良的表面钝化效果 反应生成的H离子对硅片表面进行钝化
印刷&烧结Printing&Fire
印刷烧结的作用： 通过丝网印刷的方法，将具有高度化学活性的金属浆 料印刷到硅片上，通过烘干使金属浆料固化，再通过高温 快速烧结，在活性物质的帮助下，金属与硅片表面形成合 金层，从而形成了良好的欧姆接触。
5、腐蚀深度计算： 腐蚀深度计算公式如下：（eg:M156）
Etch depth=([W(before)-W(after) ]*10000g.cm^3)/(2.33g*243.36cm^2*2)
即：腐蚀深度=（腐蚀前质量-腐蚀后质量）*腐蚀系数
请简单计算单晶156的腐蚀系数是多少？单晶156面积：238.95cm^2
4、注意事项： 插片：戴好手套，手套的戴 法为：内层汗布手套外层PVC 手套。调节插片台风量，然 后用石英吸笔吸取硅片后轻 轻插入石英舟的槽中，每槽 一片插入石英舟（做单面扩 散时每槽插两片）。
上料下料时，不允许在碳化硅桨上拉动石英舟 上料后的石英舟要紧贴均流板； 上片下片时，舟叉的角度和地面不能超过15度； 检查进出舟的速度是否与规定的一致； 等程序结束后，桨退到位后在下片； 硅桨上有炉口滴落物应当用氮气枪轻轻吹去，去除不掉的用洁 净石英棒轻轻划去； 舟叉插入石英舟的速度不能过快，以免对石英舟造成损伤； 运行程序之前，检查工艺程序是否与生产该型号硅片的程序对 应；
2 5 2
氢氟酸能够溶解二氧化硅是因为氢氟酸能与二氧化硅作用 生成易挥发的四氟化硅气体。 若氢氟酸过量，反应生成的四氟化硅会进一步与氢氟酸反 SiO 4HF SiF 2H O 2 4 2 应生成可溶性的络和物六氟硅酸。 总反应式为：
SiF4 2HF H2 [SiF6 ]
单晶硅太阳能电池片基础知识培训
单晶与多晶的差异
1、外观差异
单晶电池片 多晶电池片
2、单晶的规格： 单晶125：尺寸：125mmx125mm±0.5mm 对角线：165mm±1mm 单晶156：尺寸： 156mmx156mm±0.5mm 对角线：200mm±1mm 厚度：180~200um±20mm
3、刻蚀槽刻蚀图片：
4、注意事项： 外观不良挑选，对于双面扩散，挑选外观正常的一面作为 正面生产，如亮面均异常，挑出返工，对于单面扩散，外 观不良片，必须挑出返工； 过刻片：对于过刻硅片，必须挑出从前清洗进行返工； 粘片、叠片：如硅片正面没有收到破坏，则可从后清洗返 工，若正面收到破坏，必须从前清洗返工； 收片时，注意正反面，同时减少硅片之间的摩擦。
测试分档Test&Sort
通过模拟太阳灯 光照射到电池片表面, 测试太阳电池的电性 能参数，并将电池片 分出不同的档位
太阳能电池电性能参数说明： 1.短路电流(Isc)：在一定的温度和辐射的条件下，太阳电池在端 电压为零时的输出电流． 2.开路电压(Uoc)：在一定的温度和辐射条件下，太阳电池在空 载（开路）情况下的端电压． 3.最佳工作电流(Ipm)：太阳电池的伏安特性曲线上最大功率点 所对应的电流． 4.最佳工作电压(Vpm)；太阳电池的伏安特性曲线上最大功率点 所对应的电压．
SiO 2 6HF H2 [SiF6 ] 2H2O
6、等离子刻蚀注意事项： 装片时，硅片必须整理整齐，以防止个别硅片过刻； 装片时碎片、缺角必须挑出； 刻蚀机辉光颜色呈现白色； 对于边缘测试异常的批次，必须整批进行重新刻蚀；
二、湿法刻蚀 1、刻蚀目的：去除硅片四周及背面的N型层。 2、刻蚀原理： 4HNO3 + 3Si =3 SiO2 + 2H2O + 4NO↑ 6HF + SiO2 = H2[SiF6] +2H2O
3刻蚀机整体结构
反应室 真空系统 送气系统 压力控制系 统 • 高频电源和 匹配器 • • • •
4、装片示意图
5、去PSG 什么是磷硅玻璃？ 在扩散过程中发生如下反应：
POCl3分解产生的 P2O5 淀积在硅片表面， P2O5与Si反应生 4POCl3 3O 2 2P 2O5 6Cl2 成SiO2和磷原子： 这样就在硅片表面形成一层含有磷元素的SiO2，称之为磷 硅玻璃 2P O 5Si 5SiO 4P
装片 超声清洗 粗抛 （去除表面损伤） 制绒 （形成绒面） 喷淋 一次水洗 二次水洗 清洗干燥 扩散
制绒机源自文库
3、微观绒面图像：
原材料硅 片
粗抛后
绒面
4、异常现象：
1）出现雨点状的斑点，只要加入少量乙醇或异丙醇即可消除。 2）硅片上端部分光亮，表明液位不够或溶液粘稠度过大，使篮框漂浮起 来。 3）硅片表面有流水印，说明溶液内硅酸钠过量，适当加大NaOH的用量； 还有可能喷淋效果不理想。 4）硅片局部或全部发白，说明硅片局部反应不均匀或表面反应受到抑制， 可通过延长反应时间、提高溶液浓度等方法缓解。 5）硅片表面残留硅酸钠，观察清洗效果，提高水洗温度或提高水洗流量。 6）花篮印：一般为硅片与花篮接触阻碍硅片反应的速率，可以通过提过 药液浓度、延长反应时间或清洗花篮等措施进行缓解。
烧结Fire
测试分档 Test&sort
制绒 Texturing
1、制绒原理：利用低浓度碱溶液对晶体硅在不同晶向上具有 不同腐蚀速率的各向异性腐蚀特性，在硅片表面腐蚀形成 角锥体密布的表面形貌 ，以减少硅片表面的反射率。 反应式为：Si+2NaOH+H2O →Na2SiO3 +2H2 ↑
2、制绒流程：
刻蚀&去PSG
Edge isolation&Remove PSG
一、等离子刻蚀 1、等离子刻蚀目的：去除硅片四周所扩散的N型层。
2、等离子刻蚀原理：
等离子体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，如原子或游离基，这 些活性粒子扩散到需刻蚀的部位，在那里与被刻 蚀材料进行反应，形成挥发性反应物而被去除。 等离子刻蚀也被称为干法刻蚀。
Thanks for your attention!
单晶硅电池片生产流程
制绒 Texturing 清洗干燥 Rinse&Dry 扩散 Diffusion
PECVD (Plasma
Enhanced Chemical Vapor Deposition)
去磷硅玻璃(干 刻)Remove PSG
等离子刻蚀& 湿法刻蚀 Edge isolation
印刷 Printing
除上下舟的操作人员操作外，其他无关人员布不允许在扩散炉 附近逗留； 扩散炉硅桨、操作台面及其上的接磷盒、以及镊子、桌子、传 递窗应保持清洁； 完整填写随工单； 不允许斜靠或者坐在装片用的桌子上，也不允许用手直接触摸 该桌子及其上面的适应托盘、石英舟或其他洁净物品； 下片时，应注意避免或减少硅片受到的摩擦（WHY?）； 下片时，需严格挑出不合格品返工处理。
PECVD
1、PECVD工作原理： 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，在硅片上沉积出所期望的薄膜。 所用的活性气体为硅烷SiH4和氨NH3。这些气体经解 离后反应，在硅片上长出氮化硅膜。可以根据改变硅烷对 氨的比率，来得到不同的折射指数。在沉积工艺中，伴有 大量的氢原子和氢离子的产生，大大提高硅片表面的钝化 效果。 SiH4+NH3 → SixNy+H2↑
扩散 Diffusion
1、扩散简单示意：
2、扩散的目的：形成PN结。 3、扩散中的化学反应：
C以上 5POCl3 600 3PCl5 P2 O5
4PCl5 5O2 2P2 O5 10Cl 2
C以上 2P2O5 5Si 800 5SiO2 4P
清洗和甩干 Rinse&Dry
1、清洗目的：将硅片表面残留的金属离子、残留灰尘、氧 化物等去除，保证扩散前硅片表面的洁净度。 2、清洗用到的酸：HF、HCL 3、甩干注意事项：
甩干机开关门，要按照指示灯来操作，不允许提前操作，以免造成安全事故 甩干机进行甩干时，硅片要对称放置 甩干机开盖时，要等到转动停止后在取片
5.最大功率(Pmax)：太阳电池的伏安特性曲线上，电流电压乘积 的最大值． 6.串联电阻(Rs)：指太阳电池内部的与ＰＮ结等串联的电阻，它 是由半导体材料的体电阻 薄层电阻 电极接触电阻等组成． 7.并联电阻(Rsh)：指太阳电池内部的、跨连在电池两端的等效 电阻． 8.填充因子(FF)：指太阳能电池的最大功率与开路电压和短路电 流乘积之比． 9.转化效率(Eff)：指受光照太阳电池的最大功率与入射到该太阳 电池上的全部辐射功率的百分比．
2、PECVD的作用： Si3N4膜的作用: 减少光的反射 良好的折射率和厚度可以促进太阳光的吸收。 防氧化:结构致密保证硅片不被氧化。 低温工艺（有效降低成本） 优良的表面钝化效果 反应生成的H离子对硅片表面进行钝化
印刷&烧结Printing&Fire
印刷烧结的作用： 通过丝网印刷的方法，将具有高度化学活性的金属浆 料印刷到硅片上，通过烘干使金属浆料固化，再通过高温 快速烧结，在活性物质的帮助下，金属与硅片表面形成合 金层，从而形成了良好的欧姆接触。
5、腐蚀深度计算： 腐蚀深度计算公式如下：（eg:M156）
Etch depth=([W(before)-W(after) ]*10000g.cm^3)/(2.33g*243.36cm^2*2)
即：腐蚀深度=（腐蚀前质量-腐蚀后质量）*腐蚀系数
请简单计算单晶156的腐蚀系数是多少？单晶156面积：238.95cm^2
4、注意事项： 插片：戴好手套，手套的戴 法为：内层汗布手套外层PVC 手套。调节插片台风量，然 后用石英吸笔吸取硅片后轻 轻插入石英舟的槽中，每槽 一片插入石英舟（做单面扩 散时每槽插两片）。
上料下料时，不允许在碳化硅桨上拉动石英舟 上料后的石英舟要紧贴均流板； 上片下片时，舟叉的角度和地面不能超过15度； 检查进出舟的速度是否与规定的一致； 等程序结束后，桨退到位后在下片； 硅桨上有炉口滴落物应当用氮气枪轻轻吹去，去除不掉的用洁 净石英棒轻轻划去； 舟叉插入石英舟的速度不能过快，以免对石英舟造成损伤； 运行程序之前，检查工艺程序是否与生产该型号硅片的程序对 应；
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氢氟酸能够溶解二氧化硅是因为氢氟酸能与二氧化硅作用 生成易挥发的四氟化硅气体。 若氢氟酸过量，反应生成的四氟化硅会进一步与氢氟酸反 SiO 4HF SiF 2H O 2 4 2 应生成可溶性的络和物六氟硅酸。 总反应式为：
SiF4 2HF H2 [SiF6 ]
单晶硅太阳能电池片基础知识培训
单晶与多晶的差异
1、外观差异
单晶电池片 多晶电池片
2、单晶的规格： 单晶125：尺寸：125mmx125mm±0.5mm 对角线：165mm±1mm 单晶156：尺寸： 156mmx156mm±0.5mm 对角线：200mm±1mm 厚度：180~200um±20mm
3、刻蚀槽刻蚀图片：
4、注意事项： 外观不良挑选，对于双面扩散，挑选外观正常的一面作为 正面生产，如亮面均异常，挑出返工，对于单面扩散，外 观不良片，必须挑出返工； 过刻片：对于过刻硅片，必须挑出从前清洗进行返工； 粘片、叠片：如硅片正面没有收到破坏，则可从后清洗返 工，若正面收到破坏，必须从前清洗返工； 收片时，注意正反面，同时减少硅片之间的摩擦。
测试分档Test&Sort
通过模拟太阳灯 光照射到电池片表面, 测试太阳电池的电性 能参数，并将电池片 分出不同的档位
太阳能电池电性能参数说明： 1.短路电流(Isc)：在一定的温度和辐射的条件下，太阳电池在端 电压为零时的输出电流． 2.开路电压(Uoc)：在一定的温度和辐射条件下，太阳电池在空 载（开路）情况下的端电压． 3.最佳工作电流(Ipm)：太阳电池的伏安特性曲线上最大功率点 所对应的电流． 4.最佳工作电压(Vpm)；太阳电池的伏安特性曲线上最大功率点 所对应的电压．
SiO 2 6HF H2 [SiF6 ] 2H2O
6、等离子刻蚀注意事项： 装片时，硅片必须整理整齐，以防止个别硅片过刻； 装片时碎片、缺角必须挑出； 刻蚀机辉光颜色呈现白色； 对于边缘测试异常的批次，必须整批进行重新刻蚀；
二、湿法刻蚀 1、刻蚀目的：去除硅片四周及背面的N型层。 2、刻蚀原理： 4HNO3 + 3Si =3 SiO2 + 2H2O + 4NO↑ 6HF + SiO2 = H2[SiF6] +2H2O