太阳能电池工艺知识简介

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1、工序知识概要在整个晶体内,原子都是周期性的规则排列,称之为单晶.由许多取向不同 的单晶颗粒杂乱的排列在一起的固体称为多晶.工序流程 :装片 -清洗-制绒-清洗-甩干-扩散-等离子刻蚀 -去磷硅玻璃 -甩 干-镀膜-丝印-烧结-分类检测清洗利用氢氧化钠对多晶硅腐蚀的各向异性,争取表面反射率较低的表面结 构.单晶主要化学品 :NaOH NaSiO 3 HF HCL 异丙醇多晶主要化学品：咯 酸 HF HCL 化学腐蚀的原理热的 NaOH 溶液祛除硅片表面机械损伤 层:Si+2NaOH+H 2O=Na 2SiO 3+2H 2HF 祛除硅片表 面氧化 层SiO 2+6HF=H 2SiF 6+2H 2O

2、HCL 祛除 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 Pt2+ Au3+Ag+ Cu+ Cd2+Hg2+ 等 金 属 离 子 形 成 可 溶 于 水 的 络 合 物现有多晶硅片是又长方体晶锭在多线切割锯切成一片片多晶硅方片,由 于切片是钢丝在金刚砂溶液作用下多次往返削切成硅片,金刚砂硬度很高,会 在硅片表面带来一定的机械损伤.如果损伤不祛除,会影响太阳电池的填充因子.硅片扩散前的清洗 腐 蚀工序标准工时 :44 分钟绒面的作用为了提高单晶硅太阳电池的光电转换效率,工业生产中通常采用碱与醇 的混合溶液对晶面的单晶硅片的各项异性腐蚀在表面形成类似”金字塔”状 的绒面,有效增强硅片

3、对入射太阳光的吸收,从而提高光生电流密度.浓度高的氢氧化纳溶液与硅进行化学反应的速度加快，反应相同时间后, 金字塔的体积更大.当氢氧化钠的浓度超过了一定的界限,溶液的腐蚀力度过 强，绒面会越来越差，直至出现类似”抛光”的效果.异丙醇在制绒液中起两点作用：一.协助氢气泡的释放;二.可以减弱氢氧 化钠对硅片的腐蚀力度.氢氧化钠.硅酸钠与异丙醇的混合溶液对晶体硅进行腐蚀，可以制备出类 似金字塔的结构表面。理想的绒面应是金字塔体积较小，大小均匀，覆盖率 高。制绒过程中易出现的问题有：绒面过大，或大小不均，绒面不良（绒面 色斑教多，主要是脏污没有去掉），绒面雨点现象。绒面过大，可能是制绒槽 中NaOH量

4、过多，或者温度过高，造成初抛过后的大绒面没有很好的得到修 复。绒面雨点现象：制绒过程中溶液配比不当，异丙醇易挥发，主要是靠它 带走硅片反应后产生的氢气泡后， 气泡内部有脏污， 气泡不去掉， 内部的脏 污也无法溶于水， 也就无法去掉， 从而形成雨点状的脏污。 另一方面， 如果 异丙醇过量，气泡产生过多，也会阻止脏污的溶解，因此异丙醇不能过少也 不能过量。清洗甩干后的片子有时有甩不干的现象，主要有三个方面的影响：1.甩 干机运行温度。2.甩干机运行速度3.甩干机油温。其中以油温为主导因素， 油温基本上控制在110-120之间，如果油温上不去，其他两个参数再怎么改， 甩干后的效果都不是很好，原则上操

5、作工不经工艺同意是不允许更改这三项 参数的， 而某些时候些员工为了增加当班产量， 就会更改这些参数， 最常见 的是更改速度和时间，以至于甩干效果不良，而过多的水分会在扩散时与 POCL3分解后的P2O5结合而提前形成偏磷酸，从而一方面降低了 P的利用， 更重要的是偏磷酸耐高温且有强腐蚀性，会附在硅片表面腐蚀硅片，从而形 成白色反应残留物（也就是后面所说的亮点色斑），也从而形成表面缺陷，一 方面大大降低效率，另一方面在外观上也是一大禁忌。扩散工序知识PN 结是不能简单地用两块不同类型的半导体接触在一起就能形成的,必 须在晶体内部实现P型和N型半导体的接触.我们制造PN结，实质上是想办 法使受主杂

6、质在半导体晶体内的一个区域中占优势（P型），而使施主杂质在 半导体的另一个区域中占优势（N型），这样就在一块完整的半导体晶体中实 现了 P型和N型半导体的接触。液态磷扩散原理太阳电池制造工艺中，磷扩散一般有三种方法，一是三氯氧磷（POCL 3） 液态源扩散，二是喷涂磷酸水溶液后链式扩散,三是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.POCL3是目前磷扩散用的较多的一种杂质源.它是无色透明液体,具有刺 激性气味,如果纯度不高则呈红黄色,其比重为1.67,熔点2!C,沸点107C,在潮 湿空气中发烟,POCL 3,很容易发生水解,POCL 3极易挥发,高温下蒸汽压很高, 为了保持蒸

7、汽压的稳定，通常是把源瓶放在0.C的冰水混合物中.磷有极毒,换 源时应在抽风橱内进行,且不要在尚未倒掉旧源时就用水冲,这样易引起源瓶 爆炸,POCL 3在高温下(600)分解生成无氯化磷和五氧化二磷，其反应如下：5POCL 3=3PCL 5+P2O5生成的 P2O5 在扩散温度下与硅反应,生成二氧化硅和磷原子,其反应式如 下：2P2O5+5Si=5SiO2+4P I由上面的反应式可以看出.POCL 3 热分解时,如果没有外来的氧参与其分解是不充分的,生成的 PCL5 是不易分解的,并且对硅片有腐蚀作用,破坏硅片的表面状态.但在外来氧的情 况下,PCL5会进一步分解成P2O5 并放出氯气其反应式

8、如下：4PCL 5 +O2=2P 2O5+IOCL 2 /生成的P2O5又进一步与硅反应，生成SiO2和磷原子,由此可见,在磷扩散时, 为了促使 POCL 3充分的分解和避免 PCL5 对硅片表面的腐蚀,必须在通氮气的 同时通入一定流量的氧气，在有氧气的存在时,POCL 3热分解的反应式为：4POCL 3+3O 2=2P 2O5+6CL 2POCL 3分解产生的P2O5沉积在硅片表面,P2O5与硅反应生成SiO2和磷原子，并 在硅片表面形成磷硅玻璃,然后磷原子再向硅片中进行扩散,反应式如下:2P 2O5+5Si=5SiO 2+4PP0CL3液态源扩散方法具有生产效率较高,得到PN结均匀,平整和

9、扩散层 表面良好等优点这对于制作具有大的结面积的太阳能电池是非常重要的. 扩散过程中出现扩散不到现象,扩散不到有什么表现,其主要有那些原因?答:扩散过后的硅片呈黑色,而未扩散过的硅片为原始硅片颜色,即为灰色, 扩散不到有两种情况,一种是硅片边缘扩散不到,另一种是硅片全部扩散不到, 扩散不到的硅片方块电阻多在100 欧姆左右,其主要原因是扩散管内磷元素分 布不均,这有两种情况，一种是管内上下分布不均（即形成边缘扩散不到），这种 主要是由于扩散时管内大氮气流量小,没起到平衡管内气体的作用,那么扩散 小氮气携源进入管子后易沉在管子下方,造成上部分扩散不到现象另一种是 管内左右分布不均（即形成一舟片子

10、中一部分扩散得很好,另一部分则完全没 有扩散到），这主要有三个方面原因1.扩散炉口排气口太大，所处于炉口的源在 没有来得及反应的情况下都抽走了 没有起到扩散的效果，所以这种情况大多 出现在炉口 2扩散管左右位置不平行,多出现在炉口低的情况,那么处于低位 置的地方扩散效果就有可能较差，或扩散不到.3.炉口挡板坏掉,不能起到缓冲 气体的作用,那么源在达到炉口后没有经过回流就直接顺排风口排掉 检验扩散效果的依据是:方块电阻怎样计算方块电阻不均匀度?答:方块电阻不均匀度=最大电阻与最小电阻之差除于最大电阻与最小电 阻 之 和 再 乘 于 100%测电阻时,电流校 准值调到 4.530mA, 测电 阻

11、率:电流调 到 1.540mA.PECVD 的作用在太阳电池表面沉积深蓝色减反射膜SiN膜,其具有卓越的抗氧化和绝缘 性能，同时具有良好的阻挡离子,掩蔽金属和水蒸气扩散那的能力.它的化学稳 定性也很好,除氢氟酸和热磷酸能缓慢腐蚀外,其他酸与它基本不起作用除SiN膜外,TiO2SiO 2也可作为减反射膜在PECVD处,发红,发黄,是由于片子镀膜时间偏短膜薄发白是因为镀膜 时间偏长膜厚工艺原点如何产生,什么作用?判断标准是什么?答:在PECVD处第一为了卡位片子，第二是为了在镀膜时形成电场原点 的标准在1.6MM.如果发现超过标准时及时通知PECVD相关人员进行处理.背面被镀到膜的不需要返工但是必

12、须单独流出，严重色差色班的进行返 工钝化膜（介质）的主要作用是保护半导体器件表面不受污染物的影响,半导 体表面钝化可降低半导体表面态密度在SIN减反射膜中存在大量的H,在烧结过程中会钝化晶体内部悬挂键PECVD 的 原 理3SiH 4+4NH 3=SiN 4+12H 23SiH4=SIH 3+SiH 2+SIH 3-+6H+2NH3=NH 3+NH23- +3H+参数对氮化硅膜的作用:沉积腔压力 :超过 0.25MMbar 降低 沉积率 ;低 压增加 H 钝化效果总气体流量:沉积率随 着总气体流量增加 （在 1000sccm/ps 时饱和 ）,但在高流量 时等离子体分裂态少工作气体：比较多的s

13、ih4会导致较多的Si含量,更高的折射率（QNH 3/QSiH 4） 承载框传输速度：速度的调整用作对膜厚的最终调整 反应温度：随着温度增加轻微减少沉积率微波功率（对一个微波源）：调整 P-PEAK 可改变等离子源的扩散长度,沉积 率随着 P-mean 轻微增加（通过 Tom,Toff 控制）,如果不均匀通过左/右微波功率 调节左/右沉积率 膜的厚度：对最大的光吸收为最佳的减反射膜参数（备注：在烧结后膜的光学特 性有一些改变） 折射率：对最大的光吸收为最佳的减反膜参数（备注：在烧结后膜的光学特性有 一些改变）丝网印刷一.丝网印刷原理丝网印刷是通过刮条挤压丝网弹性形变后将浆料漏印在需要印刷的材料

14、 上的一种印刷方式,这也是目前普遍采用的一种电池工艺 丝网印刷常见故障及处理方法第一道印刷机1. 漏 浆解决方法:根据在硅片上漏浆的位置,确定网版漏浆的位置.查看网版漏 浆洞的大小,如果漏洞不大,选择合适的胶带在网版下面将漏浆的位置 拈住,试做一片,查看是否仍然漏浆,如果仍然漏浆,重新修补,如果不漏, 可以继续使用,如果漏洞太大,无法用胶带修补的话,请更换网版.2. 虚 印原因:一般为我们的印刷参数不好或者印刷刮条不平,有时也可能是我 们的网版使用的时间太长而造成虚印.解决方法:我们此时可以观察印刷后刮条刮试的网版是否干净，试着抬高丝网间距，加大印刷的压力，如果仍然不干净的话，可以尝试着更换刮

15、条。如果刮的干净看看网版的总的印刷数量，如果是因为网版使用的时间太长而造成虚印，我们在加浆料的时候采取少加多次加，顺 带可以加大印刷压力。3. 印 刷 图 形 偏 移原因：印刷参数不正确。印刷台面太脏，造成摄像头进行待印刷硅片 位置校正产生错误。解决方法：调整印刷参数，即印刷的纵横轴的大小，即转角的度数， 更换印刷台面的纸张。4. 压 板原因:当某一个印刷台面上不断的碎片,并且碎片形状大同小异,印刷台 面上可能有杂物.解决方法:擦拭台面,如果还有碎片的话,更换印刷台面的纸张.5. 堵 网原因：有干的浆料将本该漏印的地方堵起来了。解决方法：选 择“ 先刮浆料后印刷”的 印刷方式，将 印刷头停在靠

16、近自 己的地方，按下“ F5 ”键向上抬起网版，使用带酒精的抹布将堵网的地方擦 干净即可。以松油醇擦拭堵网处， 然后以白纸试印。第二道印刷机1. 弯 曲原因：硅片的背电场铝浆漏印的太多。 解决方法：调整印刷参数。如：减少丝网间距， 同时加大印刷压力。加大刮条的下降距离。同时进行印刷前和印刷后的称重， 看印刷是否符合印刷工艺要求。如：125*125 的 印刷前后的 重 量差为 0.8-0.9 克这个 范围内。/2. 铝 苞原因：印刷的浆料有点薄， 网 版有破损 解决方法：调整印刷参数使印刷符合工艺要求。网版破损， 请更换网版。3. 粘 板原因：丝网间距太小，印刷刮条不平，丝网刮不干净，印刷台面纸

17、太脏，硅 片吸附不住。解决方法：加大丝网间距和印刷压力。更换刮条。更换印刷台面纸张。4. 压板（同 第一道问 题的解决方法）5. 漏浆（同 第一道问 题的解决方法）6. 印刷图形 偏移（同 第一道问题的解决方 法）第三道印刷机1. 断 线原因：有东西粘在网版上。堵网解 决 方 法 ：使 用 干 净 的 抹 布 擦 拭 网 版 ，或 者 用 干 净 的 抹 布 蘸 松 油 醇 擦 拭 网 版 然后再用干净的抹布擦拭网版。如果是堵网的话，可以选择“先刮浆料后印 刷”的印刷方式，将印刷头停在靠近自己的地方，按下“ F5 ”键向上抬起网 版， 先使用带酒精的抹布将堵网的地方擦拭干净， 再次使用干净的抹

18、布蘸松 油醇擦拭网版， 然后再用干净的抹布擦拭网版即可。2. 漏 浆原 因 ： 网 版 有 破 洞解决方法：根据在硅片上漏浆的位置， 确定网版漏浆的位置， 查看网版漏浆 洞的大小，如果漏洞不大，且不在细栅线上，可以使用封网浆将小孔封住。 如果大的话，请更换网版。3. 粗 点 原因：细栅线上的粗点，网版受伤了，在细栅线上有一个小洞在漏浆。 解决方法：更换网版1. 正确调用 工艺文件2. 确认或调 整其他选 项：A 摄像校正选项中 应选择相应的尺寸B 分类检测 Cycle 界面中输入相应的 尺 寸。C 直角片时应将上 料台推杆的速度调低 ，以减少碎片。浆料的使用 银浆按照硅片的不同类型使用不同的型

19、号单晶广州儒兴33-462 。多晶：广州儒兴 PV147 ，作用：收集电流。铝浆为 15Q （常用，抗 弯 曲 ） 和 15L 。烘干炉。烧结炉的作用：烘干是为了祛除浆料中的有质部分，烧结 是为了让上下电极形成欧姆接触，提高转换效率。第 三 道 ： A 版第 二 道 ： B 版第 一 道 ： C 版150S/156M/156S 的网版使用寿命相同：A版3万。B版10万。C版5万125S的网版使用寿命为：A版6万 B版11万 C版8万125M的网版使用寿命为：A版4万 B版11万 C版8万分类检测的工作原理： 本 系 统 通 过 模 拟 AM ( Air Mass ) 1.5 1000W/cm2 太 阳 光 脉 冲 照 射 PV 电 池 表 面产生电流，光电流流过可编程模拟负载，在负载两端产生电压，负载装置 将采样到的电流、电 压传送给 SCLOAD 计算，得到 IV 曲线及其 他指标，并 根据实际光强和温度对它们进行修正，SCLOAD根据测试结果，按照给定的 分类规则分类， 将分类结果传送给分类检测系统， 分检系统将已分类的电池 放到相应的 电池盒里 。