电池工艺流程培训

增强电池效能
导线连接 清除附加影响
电性能测试及外观分选(Test and Visual inspection)
成品检测
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3.1 制绒
EG带状硅硅片
带状直拉法生产的硅片表面光滑，反射率高，光反射率超过30%，意味 着高达30%的光能在进入硅片前被反射，造成能量大量流失。制绒的目 的就是降低表面的反射率
测试
在太阳电池扩散工艺中，扩散层薄层电阻（方块电阻）是反映扩散层质量是否符合设 计要求的重要工艺指标之一。
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方块电阻也是标志进入半导体中的杂质总量的一个重要参数。
3.3 去磷硅玻璃

目的：在扩散过程中会形成磷硅玻璃,它的反射率低，不利于氮
在太阳电池扩散工艺中，扩散层薄层电阻（方块电阻）是反映扩散层质量是否符合 设计要求的重要工艺指标之一。
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方块电阻也是标志进入半导体中的杂质总量的一个重要参数。
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3.2 扩散
扩散装置：
扩散影响因素：

管内气体中杂质源的浓度 扩散温度 扩散时间
3.5 印刷烧结
印刷烧结 过程：
背电极印刷及烘干、背电场印刷及烘干、正面电极印刷及烘干烧 结。 高温烧结使电极和硅片之间形成良好的接触。 烧结是一个使硅铝或硅银形成合金的过程，烧结会直接影响最终 电池的性能.
丝网印刷以及烧结过程是整个太阳能电池制作过程中的最关键环节
正面印刷因为栅线尺寸小，控制较为不易，而且直接印刷质量与最终电
化学气相沉积的原理：
化学气相沉积装置：
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3.4 镀减反射膜
原理：3SiH4+4NH3Si3N4+12H2 设备：2台法国semco,1台德国的ROTH&RAU。 测试：膜的厚度和折射率

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摘要

1 太阳能电池种类 2 硅太阳能电池简介

3 EG带状硅太阳能电池工艺简介
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1 太阳能电池种类

太阳能电池分类
太阳能电池按结晶状态可分为结晶系薄膜式和非结晶系薄膜式(以下表示 为a-)两大类，而前者又分为单结晶形和多结晶形。
光生伏特效应：
光生电场除了部分抵消内建电场的作用外，还使p区带正电，N区 带负电，在N区和P区之间的薄层就产生电动势。
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3 EG带状硅太阳电池工艺简介
带状硅(String-Ribbon wafer)太阳电池工艺流程：
制绒(Texture) 增强电池效能
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3.2 扩散
扩散目的：在P型硅片上扩散N型杂质形成PN结。 方式：

１．三氯氧磷（POCl3）液态源扩散
２．喷涂磷酸水溶液后链式扩散 ３．丝网印刷磷浆料后链式扩散
磷原子 P型Si
化 学 反 应
4POCl3 + 5O2 ＝ 6Cl2 + 2P2O5 5POCl3 ＝ 3 PCl5 + P2O5（600℃） 4PCl5 + 5O2 ＝ 2 P2O5 + 10Cl2 ↑ 2 P2O5 +5 Si = 5 SiO2 + 4 P

作用：

形成反反光层，进一步增强光的吸收 阻挡外界金属离子和水汽，保护电池


氢钝化，用氢原子钝化悬挂键提高电池效能
增强电池机械强度
空气或玻璃 n0=1 or 1.5 SiN减反膜的最佳折射率n1为 1.9或2.3
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硅 n2=3.87
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3.4 镀减反射膜

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3.7 电性能测试及外观分选

外观分选：对电池片进行逐片的检查，包括激光刻蚀 线，断栅，栅线印粗，主栅断栅，印刷偏移，缺角崩 边，铝背场缺失，外面缺陷等。
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3.5 印刷烧结

印刷烧结目的：制作正、负电极，有了电极，才能焊接，把电能输
出。

工艺步骤
● ● ● ● 背电极印刷及烘干 背电场印刷及烘干 正面电极印刷 烧结 形成背面电极点，方便焊接 广泛收集背面电流。 形成正面电极 使印刷的材料与硅基体充分接触
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3.1 制绒

制绒的目的：减少光的反射率，增加吸收率，提高短路电流（Isc ），最终提高电池的光电转换效率。 机理：当光入射到一定角度的斜面，光会反射到另一角度的斜面，
形成二次或者多次吸收，从而增加吸收率。

测试：腐蚀量和反射率，腐蚀量测量设备是电子天平，反射率测量是D8反 Evergreen Solar Confidential 13 射率测试仪。
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2.1 硅材料简介
硅材料性质：
晶体硅为金属灰色，非定型硅为黑色；熔点为1420 ℃；沸点为2355 ℃；常温下化学性质稳定，不溶于单一的强酸，易溶于碱；在高温 下化学性质活泼，能与许多元素化合。
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2.2 PN结

硅的原子结构

P型半导体:也称为空穴半导体,即空穴浓度大于电子浓度的杂质半导
3.1 制绒
制绒过程：
通过对硅片表面进行酸碱腐蚀，提高表面的粗糙度，降低光反射 率，从而提高电池效能。 通过酸碱腐蚀过程，去除硅片表面因为硅片生产过程中的诸如碳 ，碳化硅等杂质。 制绒过程中会使用到强酸（如氢氟酸，硫酸，硝酸，盐酸等） 和 强碱（氢氧化钾）等高腐蚀性化学品，因此要特别注意安全。
化硅减反射膜的形成和电池效率，需要去除。
机理：
SiO
2
6 HF H 2 SiF 6 2 H 2 O

生产设备：3台捷佳创设备。
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3.4 镀减反射膜
目的：

光照射到平面的硅片上，其中一部分被反射，即使对绒面的硅表面，由于入射光 产生多次反射而增加了吸收，但也有约11%的反射损失。在其上覆盖一层减反射 膜层，可大大降低光的反射。 在太阳电池表面沉积深蓝色减反膜-SiN膜，其还具有卓越的抗氧化和绝缘性能， 同时具有良好的阻挡钠离子、掩蔽金属和水蒸汽扩散的能力。
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体(如在硅中掺入三价硼) N型半导体:也称为电子型半导体,即电子浓度大于空穴浓度(如在纯 净的晶体硅中掺入五价的磷)
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2.2 PN结
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2.2 PN结
内建电场：两边的电子和空穴的浓度不同，电子就强
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3.7 电性能测试及外观分选
测试输出结果参数：

短路电流（Isc）：在某特定温度和辐射度条件下，光伏发电器在短路状态下的输出电流；
开路电压（Uoc）：在某特定的温度和辐射度下，光伏发电器在无负载（即开路）状态下的端 电压； 最大功率（Pmax）：在I-V曲线上电流和电压乘积为最大的点所表示的功率； 最大功率点电压（VPmax）：对应最大功率点的电压； 最大功率点电流（IPmax）：对应最大功率点的电流； 串联电阻（Rs）、并联电阻（Rsh）、填充因子（FF）、转换效率（η ）等。
基本概念：
等离子体：由于物质分子热运动加剧，相互间的碰撞就会使气体分子产生电离， 这样物质就会变成自由运动并由相互作用的正离子、电子和中性粒子组成的混合 物。属于第四种物质形态 PECVD： Plasma Enhance Chemical Vapor Deposition等离子增强化学气 相沉积。是指在化学气相沉积（CVD）的基础上，通过等离子体作为过渡，增加 沉积速率和微调沉积后薄膜特性的一种薄膜沉积技术。
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1 太阳能电池种类
硅基太阳能电池产业链
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2 硅太阳能电池简介
2.1
硅材料简介
2.2
2.3
PN结
太阳能电池工作原理
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池电性能和外观直接相关相关，因此控制要求高。
因为烧结过程需要考虑本身的控制因素外，还与氮化硅膜的质量以及扩
散效果直接相关，而且直接影响到电池的电性能，因此控制要求也非常 高。
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3.6 JI刻蚀


目的：隔开正、负极。因为在扩散过程中，硅片6个面都会有扩散现象发
CVD： Chemical Vapor Deposition。指把含有构成薄膜元素的气态反应剂或 液态反应剂的蒸气及反应所需其它气体引入反应室，在衬底表面发生化学反应生 成薄膜的过程。 是硅制程技术中一种重要的薄膜沉积技术。
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3.4 镀减反射膜
扩散(Phosphorus diffusion)
去磷硅玻璃(PSG removal )
电池具有功能
清除副产物
镀减反射膜(Anti reflection coating)
印刷烧结 (Screen printing, metallization) JI刻蚀(Junction isolation)

按材料可分为硅薄膜形、化合物半导体薄膜形和有机膜形，而化合物 半导体薄膜形又分为非结晶形(a-Si:H,a-Si:H:F,a-SixGel-x:H等)、ⅢV 族(GaAs,InP等)、ⅡⅥ族(Cds系)和磷化锌 (Zn 3 p 2 )等。

太阳能电池根据所用材料的不同，太阳能电池还可分为：硅太阳能电 池、多元化合物薄膜太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池、纳 米晶太阳能电池、有机太阳能电池，其中硅太阳能电池是目前发展最成熟 的，在应用中居主导地位。
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生，因此硅片的除正反两面外的四个侧面会直接连通正负极，导致短路。 方法： 在电池的正面采用激光的办法刻一道槽，使正极与侧面分离，从而 达到隔离正负极的目的。
PN结
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3.7 电性能测试及外观分选

测试目的：测试单片太阳能电池的电性能，根据性能 （Pm、Im）好坏进行分挡。 测试设备：有GAOBO手动测试仪和NPC自动测试仪两种。 国际统一测量标准
烈地要从n区向p区扩散，空穴则要向相反方向扩散，其结 果在n型一边出现正电荷，在p型一边出现负电荷，会产生 从n区指向p 区的电场。
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2.3 太阳能电池工作原理
光生电场：
当光照射到pn结上时，产生电子-空穴对，在半导体内部结附近 生成的载流子没有被复合而到达空间电荷区，受内建电场的吸引， 电子流入n区，空穴流入p区，结果使n区储存了过剩的电子，p区 有过剩的空穴。它们在pn结附近形成与内建电场相反的光生电场。