郭鹏 太阳能电池原理及工艺中常见问题

5. 三氯氧磷 三氯氧磷正式名称为氧氯化磷，又名磷酰氯。为无色透明发烟液体，有辛辣 气味。熔点2℃，沸点105.1℃，密度1.675kg/l。有强腐蚀性、毒性，不燃烧。 三氯氧磷遇水或水蒸汽剧烈反应生成磷酸与氯化氢等有毒的腐蚀性烟雾，对 皮肤、粘膜有刺激腐蚀作用。三氯氧磷可引起急性中毒，在短期内吸入大量 三氯氧磷蒸汽可引起上呼吸道刺激症状、咽喉炎、支气管炎，严重者可发生 喉头水肿窒息、肺炎、肺水肿、紫绀、心力衰竭，亦可发生贫血、肝脏损害、 蛋白尿。口服三氯氧磷可引起消化道灼伤，眼和皮肤接触引起灼伤，长期低 浓度接触可引起口、眼及呼吸道刺激症状。
（掺磷） n-type
（掺硼）p-type Si Sub
方块电阻——就是表面为正方形的半导体薄层在电流方向上 方块电阻
所呈现的电阻
R□=ρ/ t， ρ: N型层电阻率；t：为扩散结深； ρ=nµq，n：N型层掺杂浓度； µ：电子迁移率；q：电子带电量； R□=1/nµqt；和表面浓度和结深成反比；
5 Ag晶粒在冷却过程中于腐蚀坑处结晶
Ag晶粒在腐蚀坑处结晶时与Si表面接触的一侧呈倒金字塔状， 而与玻璃料接触的一侧则成圆形。
常见问题
烧穿 – 短路电流低，开路电压降低很大 烧结不足 – 短路电流低，开路电压不变
6 5
电流（A） 电流（
4 3 2 1 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
2微米 微米/min 微米 酸液激活！！！ 酸液激活！！！
太大
增加带速，稀释酸浓度
2. HF过多——片子偏暗，网纹较重；
HNO3过多——片子较亮，即所谓抛光； 网纹多且硅片发亮——溶液比例失调，建议换液； 表面发黄——碱槽浓度低，碱槽循环不足，喷淋口方向不对或喷淋口堵塞。
3. DI电阻率——18MΩ·CM，否则会引入杂质，导致漏电增加；
5. Printing&Cofiring
过 反 射 收 集 电 流 吸 杂 铝 子 背 的 场 吸 收 引出电流组件焊接 通
背极 银浆/银铝浆 银浆 银铝浆
烘干 Oven/IR
背场 铝浆
增 加 对 光
极 银浆
焊接 出电流 电流 引 ——浆 浆
烘干 Oven/IR
常见问题 1. 铝浆污染 铝浆污染——严禁二道用具用于三道印刷，保持台面 严禁二道用具用于三道印刷， 严禁二道用具用于三道印刷 和轨道清洁 2. 断线、粗点、粘版、印不全 断线、粗点、粘版、印不全——浆料使用前充分搅拌， 浆料使用前充分搅拌， 浆料使用前充分搅拌 使用过程中严禁污染 3. 虚印 虚印——浆料和栅线设计不匹配，可重新设计网版 浆料和栅线设计不匹配， 浆料和栅线设计不匹配 4. 定期更换台面纸
EQE IQE %R
Wavelength (nm)
Wavelength (nm)
扩散常见问题
1. 方阻不均匀 四探针测试 炉口密封 排风不稳 尾气管堵塞 源瓶温度不稳 2. 扩散时氧气量适中，少：腐蚀硅片；多：浓度上不去； 3. 扩散后硅片表面发蓝 硅片未甩干进入扩散炉 表面形成氧化层 4. 经常清洗石英舟和尾气管，严禁裸手接触硅片！ 5. 磷源 熔点1.25℃，沸点105.3 0℃， 蒸汽压高，挥发性强，蒸汽有毒。温度 高会爆 裂
单晶
多晶
严格长程有序
长程无序，短程有序
基本无位错，缺陷少，复合低
大量位错，有晶界、缺陷，复合严重
特定浓度碱溶液：各向异性—金字塔
水 分 子 对 羟 基 的 屏 蔽 作 用
酸溶液：各向同性—小蚯蚓状坑
Si+NaOH=NaSiO3+H2 NaOH: 1% IPA: 8% 缓冲、释放H2 NaSiO3: 减缓、成核
体钝化——提高 提高Uoc ● 体钝化 提高
低温工艺——减少高温导致的少子寿命衰减； 减少高温导致的少子寿命衰减； ● 低温工艺 减少高温导致的少子寿命衰减 有效节约生产成本； 有效节约生产成本；
● 管P常见问题 常见问题
硅片偏离石墨舟：色差片 硅片短接：空镀 石墨舟长期不清洗：边缘发白，中间泛红，色差较明显 石墨舟变形：出现明显色差 石墨舟电极未对准：高频放电报警 压力低：镀膜不均，且颜色泛红 漏气：镀膜不均
烧结曲线
铝 背 场 的 形 成
铝背场的作用 1. 背面接触，收集电流 背面接触， 2. 形成P+铝背场，表面钝化提高开路电压 形成P+铝背场 铝背场， 3. 增加对光的反射 4. 吸杂
欧姆接触的形成——没有整流效应的金属半导体接触 欧姆接触的形成
欧姆接触形成有如下几个步骤： 1 有机物挥发 2 玻璃料在减反射膜表面聚集 3 玻璃料腐蚀穿过减反射膜 4 玻璃料通过与Si发生氧化还原反应产生 腐蚀坑 PbO+Si Pb+SiO2
a. Si+4HNO3=SiO2+4NO2+2H2O slow b. 2NO2+H2O=HNO2+HNO3 c. Si+4HNO2=SiO2+4NO+2H2O d. SiO2+4HF=SiF4+2H2O e. 3SiO2+18HF=3H2SiF6+6H2O fast
● 绒面对电池性能的影响
单晶： 单晶：12% 多晶： 多晶：20%
I
四探针法
50-60
V
高方阻+密栅+新浆料
Standard Production Cell
SE Cell
100 90 80 EQE, IQE, R (%) 70 60 50 40 30 20 10 0 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100
EQE IQE R
100 90 80 EQE, IQE, R (%) 70 60 50 40 30 20 10 0 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100
中和多余的酸
碱洗
HNO3,HF, H2SO4
DI 喷淋
N2 吹干
DI 喷淋
HF 去PSG
常用设备：Rena Schimid 库特勒 聚晶 与库特勒设备对比：方阻变化较小
● 常见问题
常见问题 后续影响 PN结面积减小 Isc降低 漏电流增加，导 致trash片产生 片子变薄，弓片， 低效 解决措施
Si/N比对SiNx薄膜性质的影响 电阻率随x增加而降低 折射率n随x增加而增加 腐蚀速率随密度增加而降低
直接式：基片位于一个电极上，直接接触等离子体。 基片位于一个电极上，直接接触等离子体。 管P——40KHz（centrotherm、四十八所、捷佳创、大族） ——40KHz（centrotherm、四十八所、捷佳创、大族） 间接式：基片不接触激发电极。 板P——2.45GKHz（R&R、OTB) ——2.45GKHz（R&R、
装源瓶：先开出气阀，再开进气阀！否则将引起源瓶爆炸！！ 装源瓶：先开出气阀，再开进气阀！否则将引起源瓶爆炸！！ 卸源瓶：先关进气阀，再关出气阀！否则将引起源瓶爆炸！！ 卸源瓶：先关进气阀，再关出气阀！否则将引起源瓶爆炸！！
3. PSG——去除含磷的二氧化硅
Rena工艺流程
刻 蚀
DI 喷淋
NaOH
4. 制绒后严禁裸手接触硅片： a. 手指印，电池片降级； b. 引入钠离子，扩散进入PN结空间电荷区，增加漏电； 5. 单晶制绒问题 花篮印 抛光片 白斑 油污色斑 等等
2. Diffusion—— 制作 结，电池的心脏 制作PN结
扩散机制——浓度梯度 浓度梯度 扩散机制
硅原子
a 替位式（Ｂ、Ｐ） 替位式（Ｂ、Ｐ） 填隙式
扩散模型
菲克第一定律 菲克第二定律 边界 条件
当表面浓度恒定(余误差函数分布 当表面浓度恒定 余误差函数分布) 余误差函数分布
x N ( x, t ) = N s erfc 2 Dt
x2 N ( x, t ) = exp − πDt 4 Dt
N0
当杂质原子总量恒定(高斯函数分布 当杂质原子总量恒定 高斯函数分布) 高斯函数分布
太阳能电池原理及工艺中常见问题
郭鹏 2011年3月2日
一 电池结构和工作原理
二 工艺原理和常见问题
1. Texture 2. Diffusion 3. PSG 4. PECVD 5. Printing 6. Cofiring
1. Texture—— 制作绒面，增加光吸收 制作绒面，
硅的原子结构——面心立方 面心立方 硅的原子结构
mV） 电压 （ mV ）
Thanks
1、水分子的屏蔽效应 （screening effect）阻挡了硅原 子与OH根离子的作用，而水分子 的屏蔽效应又以原子排列密度越 高越明显。 2、在{111}晶面族上，每个硅原子 具有三个共价健与晶面内部的原 子健结及一个裸露于晶格外面的 悬挂健，{100}晶面族每一个硅原 子具有两个共价健及两个悬挂健， 当刻蚀反应进行时，刻蚀液中的 OH－会跟悬挂健健结而形成刻蚀， 所以晶格上的单位面积悬挂健越 图3 悬挂健对反应的影响 多，会造成表面的化学反应自然 增快。
DI 溢流
DI 喷淋
氮气 烘干
DI 喷淋
DI 喷淋
DI 溢流
HCL 酸洗
DI 溢流
HF 酸洗
● 多晶制绒酸洗工艺流程
制作 绒面
HNO3:35% HF:10% 3℃ ℃ a. b. 3Si+4HNO3=3SiO2+4NO+2H2O 3SiO2+18HF=3H2SiF6+6H2O
DI 喷淋
NaOH 碱洗
Si+4
Si+4
Si+4
Si+4
B+3
Si+4
P+5