太阳能电池工艺培训资料
太阳电池工艺培训资料
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波长
制绒后 制绒前
制绒前后硅片表面对光 的反射率比较
硅片表面化 学腐蚀处理 （一次清洗）
硅片腐蚀量与电池片 参数的关系（多晶）
硅片表面化学腐蚀处理（一 次清洗）
添加标题
常见清洗不良 品现象
添加标题
“雨点”&白 斑
制PN结（扩散）
目的：在P型硅表面上渗透入很薄的一层磷，使前表面变成N型，体携带POCL3分子进入扩散炉管，使之反应生 成磷沉淀在表层。磷在高温下渗透入硅片内部形成N区。
P图O4CPl3O液C态L3源+扩散5O原2理= 2P2O5 + 6Cl2↑扩散后硅片截面示意图 2P2O5 + 5Si = 4P + 5SiO2
硅片表面化学腐蚀处理（一次清洗）
多晶：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
主要腐蚀酸：硝酸+氢氟酸； 常用缓和剂：去离子水、醋酸、磷酸、硫酸等； 溶液温度：0~30度（根据不同溶液配比进行调整）； 制绒时间：0~10分钟；
镀减反射膜 （PECVD）
表面划伤： 硅片镀膜后，避免硅片与石 英吸笔之间、硅片与硅片之 间产生相互摩擦；
印刷和烧结
单击此处可添加副标题
目的：在电池上下表面各印上电极图形，经烧结与硅片形成欧 姆接
!!!太阳能电池制程工艺-培训资料
员工培训资料2008年09月04日初订目录第一章太阳能概况 (2)第二章太阳能电池的发明和未来前景 (3)1．太阳能电池发明 (3)2．太阳能电池前景 (4)第三章太阳能光伏技术 (5)1．光伏效应 (5)2．光伏电池分类 (5)3．晶体硅生产一般工艺流程 (5)第四章硅太阳能电池的工作原理及其结构 (12)第五章太阳能电池基本参数 (16)1．标准测试条件 (16)2．太阳电池等效电路 (16)3．伏安(I-V)特性曲线 (17)4．开路电压 (18)5．短路电流 (18)6．最大功率点 (18)7．最佳工作电压 (18)8．最佳工作电流 (18)9．转换效率 (18)10．填充因子(曲线因子) (19)12．电压温度系数 (19)第一章太阳能概况太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源，生物质能、风能、海洋能、水能等都来自太阳能，广义地说，太阳能包含以上各种可再生能源。
太阳能作为可再生能源的一种，则是指太阳能的直接转化和利用。
通过转换装置把太阳辐射能转换成热能利用的属于太阳能热利用技术，再利用热能进行发电的称为太阳能热发电，也属于这一技术领域；通过转换装置把太阳辐射能转换成电能利用的属于太阳能光发电技术，光电转换装置通常是利用半导体器件的光伏效应原理进行光电转换的，因此又称太阳能光伏技术。
二十世纪50年代，太阳能利用领域出现了两项重大技术突破：一是1954年美国贝尔实验室研制出6％的实用型单晶硅电池，二是1955年以色列Tabor提出选择性吸收表面概念和理论并研制成功选择性太阳吸收涂层。
这两项技术突破为太阳能利用进入现代发展时期奠定了技术基础。
70年代以来，鉴于常规能源供给的有限性和环保压力的增加，世界上许多国家掀起了开发利用太阳能和可再生能源的热潮。
1973年，美国制定了政府级的阳光发电计划，1980年又正式将光伏发电列入公共电力规划，累计投入达8亿多美元。
1992年，美国政府颁布了新的光伏发电计划，制定了宏伟的发展目标。
电池片全工序基础工艺培训资料
电池片全工序基础工艺培训资料一、引言电池片是太阳能光伏发电系统的核心组件之一，其质量直接影响着光伏发电系统的性能和效益。
为了提高电池片的生产质量和工艺水平，本培训资料旨在介绍电池片全工序基础工艺，包括材料准备、切割、清洗、扩散、沉积、腐蚀、电极印刷、烧结、检测等环节。
二、材料准备1. 硅片选择：硅片是制造电池片的基础材料，应选择高纯度、低杂质的硅片。
2. 硅片切割：使用切割机将硅片切割成适当大小的方片，以适应后续工艺的要求。
3. 硅片清洗：将切割好的硅片放入清洗槽中，使用超纯水和清洗剂进行清洗，去除表面污染物。
三、扩散工艺1. 扩散介质制备：将扩散介质溶解在适当的溶剂中，制备成扩散浆料。
2. 扩散工艺参数设定：根据硅片的要求和产品规格，设定合适的扩散工艺参数，如温度、时间、浓度等。
3. 扩散过程控制：将硅片放入扩散炉中，控制好温度和时间，使扩散介质中的掺杂元素能够渗透到硅片中。
四、沉积工艺1. 沉积介质制备：将沉积介质溶解在适当的溶剂中，制备成沉积浆料。
2. 沉积工艺参数设定：根据电池片的要求和产品规格，设定合适的沉积工艺参数，如温度、时间、浓度等。
3. 沉积过程控制：将硅片放入沉积槽中，控制好温度和时间，使沉积介质中的材料能够均匀地覆盖在硅片表面。
五、腐蚀工艺1. 腐蚀介质制备：将腐蚀介质溶解在适当的溶剂中，制备成腐蚀浆料。
2. 腐蚀工艺参数设定：根据电池片的要求和产品规格，设定合适的腐蚀工艺参数，如温度、时间、浓度等。
3. 腐蚀过程控制：将硅片放入腐蚀槽中，控制好温度和时间，使腐蚀介质能够去除硅片表面的不需要部分。
六、电极印刷工艺1. 电极浆料制备：将电极浆料中的材料粉末与适当的溶剂混合，制备成电极浆料。
2. 电极印刷工艺参数设定：根据电池片的要求和产品规格，设定合适的电极印刷工艺参数，如压力、速度、温度等。
3. 电极印刷过程控制：将电极浆料均匀地印刷在硅片表面，控制好印刷的厚度和均匀性。
七、烧结工艺1. 烧结装置准备：将印刷好电极的硅片放入烧结装置中，设定合适的温度和时间。
太阳能电池组件生产工艺培训
太阳能电池组件生产工艺培训1. 引言太阳能电池组件是太阳能光伏发电系统的核心组成部分之一，其生产工艺对电池组件的质量和性能具有重要影响。
本文将介绍太阳能电池组件的生产工艺培训内容，包括原料准备、硅片加工、电池片制备、组件组装等环节。
2. 原料准备太阳能电池组件的主要原料包括硅片、背板、玻璃等。
在原料准备阶段，需对这些原料进行质检和准备工作。
2.1 硅片质检硅片是太阳能电池组件的关键材料，其质量对电池组件的性能具有重要影响。
在硅片质检中，需要检查硅片的厚度、纯度、均匀性等指标，确保硅片的质量符合要求。
2.2 背板和玻璃准备背板和玻璃是太阳能电池组件的支撑材料，需要进行尺寸检查和清洁处理，以确保其适应组件制造的要求。
3. 硅片加工硅片加工是太阳能电池组件生产工艺的重要环节，主要包括切割、打磨和腐蚀等步骤。
3.1 硅片切割硅片切割是将硅棒切割成薄片的过程，需要使用切割机具和切割液，确保切割出的硅片厚度均匀且表面光滑。
3.2 硅片打磨硅片打磨是将切割好的硅片进行表面处理，以去除切割时产生的毛刺和残留物。
打磨完成后，硅片表面应光滑且光亮。
3.3 硅片腐蚀硅片腐蚀是利用化学溶液对硅片进行腐蚀处理，形成 pn 结。
腐蚀结束后，硅片表面应均匀，并且形成了 diffused layer。
4. 电池片制备电池片制备是太阳能电池组件生产中的核心步骤，包括清洗、扩散、刻蚀等。
4.1 清洗清洗是将硅片表面的杂质和污染物去除，以保证后续工艺的顺利进行。
清洗过程中需要注意选用合适的溶液，并控制清洗时间和温度。
4.2 扩散扩散是将硅片表面的掺杂物扩散到整个硅片中，形成 pn 结的过程。
扩散温度和时间的控制对电池片的性能有着重要影响。
4.3 刻蚀刻蚀是利用化学溶液去除硅片表面的有害杂质和氧化物的过程。
刻蚀后，电池片表面应平整、光滑，并具有一定的粗糙度。
5. 组件组装组件组装是将制备好的电池片、背板和玻璃等材料进行组装，形成最终的太阳能电池组件的过程。
太阳能电池工艺培训教材(共 53张PPT)
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Thank you!
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扩散的目的：形成PN结
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太阳电池磷扩散方法
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 本公司目前采用的是第一种方法。
15磷扩散工艺过程来自清洗扩散饱和关源，退舟
装片
卸片
送片
方块电阻测量
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扩散装置示意图
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POCl3磷扩散原理
POCl3在高温下（>600℃）分解生成五氯化磷
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等离子体
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
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ＰＥＣＶＤ设备
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ＰＥＣＶＤ的目的
1）镀减反射薄膜(SiN) 其具有卓越的抗氧化和绝缘性能,同时具有良好的阻挡 钠离子和掩蔽金属离子和水蒸气扩散的能力,它的化学稳 定性很好,除氢氟酸和热磷酸能缓慢腐蚀外,其它酸与它基 本不起作用 2）表面钝化作用 保护半导体器件表面不受污染物质的影响,半导体表面 钝化可降低半导体表面态密度 3)钝化太阳电池的体内 在SiN膜中存在大量的 H,在烧结过程中会钝化晶体内部 悬挂键
2）用到药品：HNO3， HF， KOH 3） SPC:硅片各边的绝缘电阻>1000欧姆
太阳能电池工艺培训
分布式能源
太阳能电池可与其他能源系统结合， 形成分布式能源系统，提高能源利用 效率。
03
太阳能电池生产工艺流程
硅片制作工艺
硅棒制备
将高纯度硅料熔化后，通过拉晶或浇铸法制备硅棒。
切片
将硅棒切割成薄片，即硅片。
清洗与分选
清洗硅片表面，去除杂质，并对硅片进行分选，确保质量一致性。
02
03
废弃物分类处理
监测排放物
对生产过程中产生的废弃物进行 分类处理，确保其符合环保要求。
对生产过程中的排放物进行监测， 确保其符合国家和地方的环保标 准。
事故应急处理预案
制定应急预案
01
针对可能发生的事故制定应急预案，明确应急处理流程和责任
人。
定期演练
02
定期组织员工进行事故应急演练，提高员工应对突发情况的能
安全生产规定和措施
制定严格的安全操作规程
确保员工熟悉并遵守安全操作规程，降低事故 发生的风险。
定期进行安全检查
对生产设备、安全设施等进行定期检查，确保 其正常运转。
提供安全防护用品
为员工提供必要的安全防护用品，如护目镜、手套等，以保障员工的人身安全。
环境保护规定和措施
01
实施清洁生产
通过改进工艺、使用环保材料等 措施，降低生产过程中的环境污 染。
薄膜太阳能电池
制造成本低、重量轻、可弯曲 ，但效率相对较低。
染料敏化太阳能电池
制造成本低、可印刷制造，但 稳定性较差、效率较低。
太阳能电池的应用领域
光伏发电
利用太阳能电池将光能转化为电能， 为家庭、企业等提供可再生能源。
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金属化处理
在薄膜上形成金属电极，以收集和导引产生的电流。
薄膜沉积
在基板上沉积光伏材料薄膜，以增加太阳能电池的转换效率。
材料准备
制备光伏材料，如单晶硅、多晶硅等。
基板处理
清洗、干燥和加工基板，使其适合太阳能电池的制造。
损坏
太阳能电池板在使用过程中可能会受到损坏，如被冰雹、闪电等自然灾害损坏。解决方法包括加强保护措施，以及定期检查和维护太阳能电池板。
发展趋势
中国太阳能电池市场现状及发展趋势
主要竞争者
目前，太阳能电池行业的主要竞争者包括中国、美国和欧洲的企业，其中中国的企业数量最多，且市场份额最大。
竞争格局
太阳能电池行业的竞争格局呈现出多元化的特点，既有大型跨国企业，也有一些具有创新能力和技术优势的中小企业。这些企业在市场上展开激烈的竞争，推动着太阳能电池技术的不断进步和成本的不断降低。
输出功率
太阳能电池板的尺寸和形状因应用场景而异，如平板型、曲面型等。这些因素会影响太阳能电池板的安装和使用。
尺寸和形状
太阳能电池板主要由光伏材料制成，如单晶硅、多晶硅等。制造工艺流程会影响产品的性能和成本。
材料和制造工艺
太阳能电池的制造工艺流程
封装和测试
将太阳能电池封装在保护壳内，并进行性能测试，以确保其符合规格要求。
海洋领域
太阳能电池在海洋领域的应用包括太阳能船、太阳能灯塔等。它们为海上运输和海上作业提供清洁、可持续的能源。
02
太阳能电池技术
太阳能电池的技术参数
太阳能电池板将太阳能转换为电能的效率，通常以百分比表示。一般来说，转换效率越高，性能越好。
转换效率
太阳能电池板在单位时间内输出的电能，通常以瓦特（W）表示。输出功率越高，可以提供的电能越多。
光伏电池工艺培训资料46页PPT文档
盐酸具有酸和络合剂的双重作用，氯离子能与 Pt 2+、Au 3+、 Ag +、Cu +、Cd 2+、Hg 2+等金属离子 形成可溶于水的络合物。
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注意事项
KOH、HCl、HF都是强腐蚀性的化学药品，其 固体颗粒、溶液、蒸汽会伤害到人的皮肤、眼睛、 呼吸道，所以操作人员要按照规定穿戴防护服、 防护面具、防护眼镜、长袖胶皮手套。一旦有化学 试剂伤害了员工的身体，马上用纯水冲洗30分钟， 送医院就医。
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扩散
太阳电池制造的核心工序
PN结——太阳电池的心脏
扩散的目的：形成PN结
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太阳电池磷扩散方法
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
本公司目前采用的是第一种方法。
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磷扩散工艺过程
清洗
扩散
饱和
关源，退舟
装片
卸片
送片
方块电阻测量
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等离子体刻蚀反应
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边缘刻蚀控制
短路形成途径 由于在扩散过程中，即使采用背靠背扩散，
硅片的所有表面（包括边缘）都将不可避免 地扩散上磷。PN结的正面所收集到的光生电 子会沿着边缘扩散有磷的区域流到PN结的背 面，而造成短路。此短路通道等效于降低并 联电阻。 控制方法 对于不同规格硅片，应适当的调整辉光功率 和刻蚀时间使达到完全去除短路通道的效果。
反应式为： Si+2KOH+H2O →K2SiO3 +2H2 ↑
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绒面光学原理
制备绒面的目的： 减少光的反射率，提高短路电流（Isc），
最终提高电池的光电转换效率。 陷光原理：当光入射到一定角度的斜面，光
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磷扩散工艺过程
清洗
扩散
饱和
关源，退舟
装片
卸片
送片
方块电阻测量
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扩散装置示意图
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POCl3磷扩散原理
POCl3在高温下（>600℃）分解生成五氯化磷 （PCl5）和五氧化二磷（P2O5），其反应式如下：
5POCl3
3PCl5+P2O5
生成的P2O5在扩散温度下与硅反应，生成二氧化 硅（SiO2）和磷原子，其反应式如下：
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扩散
太阳电池制造的核心工序
太阳能电池工艺培训资料
PN结——太阳电池的心脏
扩散的目的：形成PN结
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太阳电池磷扩散方法
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
本公司目前采用的是第一种方法。
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太阳能电池的概念
太阳能电池： 就是将太阳能转
化为电能的半导体器件
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太阳能电池工艺流程
制绒清洗
扩散
刻蚀
丝网印刷
PECVD
去PSG
烧结
测试分档
分选
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包装
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制绒和清洗
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概述
硅片表面处理的目的：
去除硅片表面的机械损伤层 清除表面油污和金属杂质 形成起伏不平的绒面，增加硅片对 太阳光的吸收
4P 5 CO l过 2 量 2O O P 10 C
5
2
25
2
生成的P2O5又进一步与硅作用，生成SiO2和磷原子， 由此可见，在磷扩散时，为了促使POCl3充分的分解 和避免PCl5对硅片表面的腐蚀作用，必须在通氮气的 同时通入一定流量的氧气 。
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影响扩散的因素
单晶硅片表面反射率
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绒面腐蚀原理
利用低浓度碱溶液对晶体硅在不同晶体取 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 ， 就称为表面织构化。角锥体四面全是由〈111〉 面包围形成。
反应式为： Si+2KOH+H2O →K2SiO3 +2H2 ↑
✓ HCl去除硅片表面金属杂质：
盐酸具有酸和络合剂的双重作用，氯离子能与 Pt 2+、Au 3+、 Ag +、Cu +、Cd 2+、Hg 2+等金属离子 形成可溶于水的络合物。
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注意事项
KOH、HCl、HF都是强腐蚀性的化学药品，其 固体颗粒、溶液、蒸汽会伤害到人的皮肤、眼睛、 呼吸道，所以操作人员要按照规定穿戴防护服、 防护面具、防护眼镜、长袖胶皮手套。一旦有化学 试剂伤害了员工的身体，马上用纯水冲洗30分钟， 送医院就医。
刻边→碱洗 →酸洗（去PSG）→吹干
2）用到药品：HNO3， HF， KOH
3） SPC:硅片各边的绝缘电阻>1000欧姆
刻蚀宽度：0.5-1.5um
滚轮速度范围 0.5～1.5m/min
(注:前清洗速度最好不要超过1.35m/min，速度过快，一方面硅片清 洗或吹不干净，PECVD容易出现白点片；另一方面碎片高，有时碎片会堵 住喷淋口，清洗后出现脏片) 4）去磷硅玻璃主要反应方程式 1: SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O 2: SiF4 + HF= H2SiF6
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绒面光学原理
制备绒面的目的： 减少光的反射率，提高短路电流（Isc），
最终提高电池的光电转换效率。
陷光原理：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。
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绒面光学原理
陷光原理图示：
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如右图。如果该薄 层材料的电阻率为ρ， 则该整个薄层的电 阻为
R=ρ*l/(a*t)=ρ/t*l/a
当l=a（即为一个方块） 时，R=ρ/t。可见，（ρ/t）
代表一个方块的电阻，故称 为方块电阻，特记为R□= ρ/t (Ω/□)
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刻蚀
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刻蚀的目的：
在扩散过程中，硅片表面和四周都生长 一层PN结，若不去除边缘的PN结，制 成的电池片因为边缘漏电而无法使用。
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影响绒面质量的关键因素
1. KOH浓度 2. 异丙醇浓度 3. 制绒槽内硅酸钾的累计量 4. 制绒腐蚀的温度 5. 制绒腐蚀时间的长短 6. 槽体密封程度、异丙醇的挥发程度
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化学清洗原理
✓ HF去除硅片表面氧化层：
S2 i6 O H H F 2S6i 2 F H 2 O
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硅片表面的机械损伤层
硅片
机械损伤层
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制绒：表面织构化
单晶硅片表面的 金字塔状绒面
Reflectance
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
Wavelength (nm)
smooth texture
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POCl3磷扩散原理
由上面反应式可以看出，POCl3热分解时，如果没有 外来的氧（O2）参与其分解是不充分的，生成的PCl5 是不易分解的，并且对硅有腐蚀作用，破坏硅片的
表面状态。但在有外来O2存在的情况下，PCl5会进一 步分解成P2O5并放出氯气（Cl2）其反应式如下：
扩散时硅片表面形成了一层磷硅玻璃， 磷硅玻璃不导电，为了形成良好的欧姆 接触，减少光的反射，在沉积减反射膜 之前，必须把磷硅玻璃腐蚀掉。
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湿法刻蚀原理:
利用HNO3和HF的混合液体对硅片表 面进行腐蚀,去除边缘的N型硅,使得硅片 的上下表面相互绝缘。
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1）工序步骤
2P2O5+5Si
5SiO2+4P
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POCl3磷扩散原理
在有氧气的存在时，POCl3热分解的反应式为： 4POCl3+3O2 2P2O5+6Cl2
POCl3分解产生的P2O5淀积在硅片表面，P2O5与硅 反应生成SiO2和磷原子，并在硅片表面形成一层磷 -硅玻璃，然后磷原子再向硅中进行扩散 。
管内气体中杂质源的浓度 扩散温度 扩散时间
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扩散层薄层电阻及其测量
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。
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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方块电阻的定义
考虑一块长为l、宽 为a、厚为t的薄层