太阳能电池制造知识培训

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1、湖南神州光电能源有限公司湖南神州光电能源有限公司1.1.太太阳电阳电池池(Solar Cell) (Solar Cell) 可將光能可將光能直接转换为直流电直接转换为直流电能能，但，但不不储储存能量存能量。2.2.无无需燃料、需燃料、无废弃物与无废弃物与污染、污染、无转动组件与无转动组件与噪音。噪音。3.3.太太阳电阳电池池寿寿命命长长久，可久，可达达二十年以上二十年以上 。4.4.外型尺寸可外型尺寸可随意变化随意变化，应用广泛应用广泛( (小至消費性小至消費性产产品品- 如如计算机计算机，大至，大至发电厂发电厂) )。5.5.发电发电量大小量大小随光照随光照強度而強度而变变。6.6.可可与建

2、筑与建筑物物结合结合(BIPV)(BIPV)。Solarpark Beneixama 20 MWp, Spain Confidential太阳能电池的原理太阳能电池太阳能电池工艺工序工艺工序前端来料清洗制绒扩散后清洗PECVD丝网印刷烧结测试分档分选包装n硅的各向异性腐蚀，在不同的晶向上的腐蚀速度不一致，硅的各向异性腐蚀，在不同的晶向上的腐蚀速度不一致，在在100100面上的腐蚀速率与面上的腐蚀速率与111111面上的腐蚀速率面上的腐蚀速率R111R111的比值的比值 R100R100：R111R111在一定的弱碱溶液中可以达到在一定的弱碱溶液中可以达到500 500 单晶硅制绒化学方程式23

3、223322802HSiONaCOHCHCHCHOHNaOHSi单晶制绒目的：去除硅片表面的机械损伤层，清除表面油污和金属杂质，在硅片表面长出类似“金字塔”的绒面，增加硅片对太阳光的吸收1.制绒制绒影响硅片转换效率的金属铁Fe、钠Na、锰Mn、 锑Ti、金、银、钨多晶硅制绒化学方程式 4HNO3+6HF+Si=H2SiF6+4NO2+4H2ONaoH作用：去除硅片表面的多孔硅(黑色或红色)。 多晶制绒目的：去除硅片表面损伤层。去除表面金属杂质在表面形成凹状绒面，增加对太阳光的吸收。HF去除硅片表面硅酸钠去除硅片表面硅酸钠 2222HNaCLNaHCLOHSiFHSiOHF2622260.5%1

4、.5%5.5%8085900510杂质原子杂质原子硅原子硅原子a硅原子硅原子填隙原子填隙原子替位式替位式（、）（、）填隙式填隙式 P : 1.3*1021cm-3PB取片拿石英舟上桨装片进炉设置参数测片取片流入下道工序传递箱扩散装置示意图电位电位差计差计单单晶晶硅硅1 2 3 4 PSiOSiOPCLOPOPCLOPPCLPOCLCCC2800228002552560035255懂得石英管、SIC桨及其它石英器件的拆卸、清洗和安装。懂得石英管清洗机的使用及相应清洗液的配备。懂得在手动及自动状态下对扩散舟及扩散管进行TCA和饱和。懂得装片、卸片的正确方法，并确保扩散舟及钝化舟的正确使用。懂得四探

5、针测试仪的正确使用及方块电阻的正确测量懂得生产过程中方块电阻的正确控制，确保方块电阻处于要求范围。扩散操作重点扩散原理及检测扩散原理及检测在在P P型半导体表面掺杂五价磷原子型半导体表面掺杂五价磷原子在硅片表面形成在硅片表面形成PNPN结结外层：磷硅玻璃中间：N型半导体硅P型半导体硅P型硅N型硅磷硅玻璃(PSG)夹片取片去PSG刻蚀上料整理插片取片甩干检测运行刻蚀目的：去除边缘PN结，防止上下短路等离子体刻蚀原理：等离子体刻蚀原理：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

6、那里与被刻活性粒子，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。蚀材料进行反应，形成挥发性反应物而被去除。这种腐蚀方法也叫做干法腐蚀。这种腐蚀方法也叫做干法腐蚀。刻蚀方法：刻蚀方法：干法刻蚀：干法刻蚀 ：湿法刻蚀：湿法刻蚀P型半导体硅P型硅N型硅磷硅玻璃(PSG) 检验操作及判断：检验操作及判断：n确认万用表工作正常，量程置于确认万用表工作正常，量程置于200mV。n冷探针连接电压表的正电极，热探针与电压表的负极相连。冷探针连接电压表的正电极，热探针与电压表的负极相连。n如果经过检验，任何一个边沿没有刻蚀合格，则这一批硅片需要重新如果经

7、过检验，任何一个边沿没有刻蚀合格，则这一批硅片需要重新 装片，进行刻蚀。装片，进行刻蚀。OHSiFHSiOHFCOSiFOSiOCF262224224刻蚀机原理化学方程式去PSG原理化学方程式 加快加快CF4CF4与硅片边缘与硅片边缘PNPN结的反应速率结的反应速率P型半导体硅P型硅N型硅磷硅玻璃n在扩散过程中发生如下反应：在扩散过程中发生如下反应：nPOCl3分解产生的分解产生的P2O5淀积在淀积在硅片表面，硅片表面， P2O5与与Si反应生反应生成成SiO2和磷原子。和磷原子。n这样就在硅片表面形成一层含这样就在硅片表面形成一层含有磷元素的有磷元素的SiO2，称之为磷硅，称之为磷硅玻璃。玻

8、璃。n氢氟酸是无色透明的液体，具氢氟酸是无色透明的液体，具有较弱的酸性、易挥发性和很有较弱的酸性、易挥发性和很强的腐蚀性。但氢氟酸具有一强的腐蚀性。但氢氟酸具有一个很重要的特性是它能够溶解个很重要的特性是它能够溶解二氧化硅，因此不能装在玻璃二氧化硅，因此不能装在玻璃瓶中。瓶中。n在半导体生产的清洗和腐蚀工在半导体生产的清洗和腐蚀工艺中，主要就利用氢氟酸的这艺中，主要就利用氢氟酸的这一特性来除去硅片表面的二氧一特性来除去硅片表面的二氧化硅层。化硅层。PSiOSiOP4552Cl01O2P5O4PCl25225225OHSiFHSiOHF26226PECVDPECVD插片放入洁净柜检查推入上料区取

9、料卸片运行程序送入下道工序填写表单氮化硅膜P型半导体硅P型硅N型硅PECVD：Plasma Enhance Chemical Vapour Deposition等离子增强化学气相沉积等离子增强化学气相沉积n在太阳电池表面沉积深蓝色减反膜在太阳电池表面沉积深蓝色减反膜-SiN膜。膜。其还具有卓越的抗氧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；它的化学稳定性也很好，除氢氟酸和热磷酸能缓慢扩散的能力；它的化学稳定性也很好，除氢氟酸和热磷酸能缓慢 腐蚀外，其它酸与它基本不起作用。腐蚀外，其它酸与它基

10、本不起作用。 除SiN膜外，TiO2，SiO2也可作为减反膜nPECVD沉积沉积SiN 利用硅烷（利用硅烷（SiH4）与氨气（）与氨气（NH3）在等离子体中反应。）在等离子体中反应。SiH4+NH3 SiNH+3H22SiH4+N2 2SiNH+3H2n正面电极有主栅线和副栅线组成正面电极有主栅线和副栅线组成n在太阳电池正面丝网印刷在太阳电池正面丝网印刷银浆银浆，形成负电极，形成负电极n作用：收集电流作用：收集电流主栅线副栅线副栅线副栅线主栅线主栅线n通过烧结穿透背面通过烧结穿透背面PN结，和结，和P型硅形成良好的欧姆型硅形成良好的欧姆接触。接触。n使用的浆料是使用的浆料是铝浆铝浆n作用：收集

11、载流子作用：收集载流子背电场印刷背电极后的硅片印刷背电场后的硅片印刷正电极后的硅片丝网印刷基本原理是：丝网印刷基本原理是： 利用丝网图形部分网孔透浆料，非图文部分网孔不透浆料的基本原理利用丝网图形部分网孔透浆料，非图文部分网孔不透浆料的基本原理进行印刷。进行印刷。 印刷时在丝网一端倒入浆料，用刮刀在丝网的浆料部位施加一定压力印刷时在丝网一端倒入浆料，用刮刀在丝网的浆料部位施加一定压力，同时朝丝网另一端移动。油墨在移动中被刮板从图形部分的网孔中挤，同时朝丝网另一端移动。油墨在移动中被刮板从图形部分的网孔中挤压到基片上。由于浆料的黏性作用而使印迹固着在一定范围之内，印刷压到基片上。由于浆料的黏性作

12、用而使印迹固着在一定范围之内，印刷过程中刮板始终与丝网印版和承印物呈线接触，接触线随刮刀移动而移过程中刮板始终与丝网印版和承印物呈线接触，接触线随刮刀移动而移动，由于丝网与承印物之间保持一定的间隙，使得印刷时的丝网通过自动，由于丝网与承印物之间保持一定的间隙，使得印刷时的丝网通过自身的张力而产生对刮板的反作用力，这个反作用力称为回弹力。由于回身的张力而产生对刮板的反作用力，这个反作用力称为回弹力。由于回弹力的作用，使丝网与基片只呈移动式线接触，而丝网其它部分与承印弹力的作用，使丝网与基片只呈移动式线接触，而丝网其它部分与承印物为脱离状态，保证了印刷尺寸精度和避免蹭脏承印物。当刮板刮过整物为脱离

13、状态，保证了印刷尺寸精度和避免蹭脏承印物。当刮板刮过整个印刷区域后抬起，同时丝网也脱离基片，工作台返回到上料位置，至个印刷区域后抬起，同时丝网也脱离基片，工作台返回到上料位置，至此为一个印刷行程。此为一个印刷行程。丝网印刷示意图丝网印刷示意图丝网印刷由五大要素构成，即丝网、刮刀、浆料、工作台以及基片丝网印刷由五大要素构成，即丝网、刮刀、浆料、工作台以及基片烧结干燥硅片上的浆料，燃尽浆料的有机组分，使浆料和硅片形成良好的欧姆接触。干燥硅片上的浆料，燃尽浆料的有机组分，使浆料和硅片形成良好的欧姆接触。 铝浆烧结的目的使浆料中的有机溶剂完全挥发，并形成完好的铝铝浆烧结的目的使浆料中的有机溶剂完全挥发

14、，并形成完好的铝硅合金和铝层。局部的受热不均和散热不均可能会导致起包，严重的硅合金和铝层。局部的受热不均和散热不均可能会导致起包，严重的会起铝珠。会起铝珠。 相对于铝浆烧结，银浆的烧结要重要很多，对电池片电性能影响相对于铝浆烧结，银浆的烧结要重要很多，对电池片电性能影响主要表现在串联电阻和并联电阻，即主要表现在串联电阻和并联电阻，即FFFF的变化。的变化。 背面场经烧结后形成的铝硅合金，铝在硅中是作为背面场经烧结后形成的铝硅合金，铝在硅中是作为P P型掺杂，它可型掺杂，它可以减少金属与硅交接处的少子复合，从而提高开路电压和短路电流，以减少金属与硅交接处的少子复合，从而提高开路电压和短路电流，改

15、善对红外线的响应改善对红外线的响应温区温区1 12 23 34 45 56 67 78 89 9带速带速温度温度250250320320380380450450550550650650720720815815935935215215 温度可根据实际情况作出温度可根据实际情况作出1010的调整，一般很少做大幅度的变动的调整，一般很少做大幅度的变动 当工艺初始化、更换浆料型号、特殊规格的硅材料，可考虑采用差异当工艺初始化、更换浆料型号、特殊规格的硅材料，可考虑采用差异 较大的烧结温度进行烧结较大的烧结温度进行烧结烧结烧结1测试系统构成 本系统由闪光灯、太阳能脉冲仿真器、可编程负载模拟装置、温度检测

16、装置、光强测量电池、测试架和分检系统。示意图如下（不包括分检系统）。T T 测试温度测试温度 E E 测试光强测试光强 P Pmppmpp 最大输出功率最大输出功率U Umppmpp 最大输出电压最大输出电压 I Imppmpp 最大输出电流最大输出电流 U Uococ 开路电压开路电压I Iscsc 短路电流短路电流FF FF 填充因子填充因子 R Rs s 串联电阻串联电阻R Rshsh 漏电电阻漏电电阻 E Effff 电池效率电池效率IrevIrev 暗电流暗电流测试主要参数测试主要参数F.F.(Fill Factor) = (Vmp x Imp / Voc x Isc) x 100%

17、 (Efficiency) = (Vmp x Imp / Pin) x 100%Pin = Iradiance (W/m2 or mW/cm2) x Area of solar cell (m2 or cm2) Rs : Series resistance measured around Voc (mOhm)Rsh : Shunt resistance measured around Isc (Ohm) Voc(V or mV)Vmp(V or mV)Imp(mA) or Jmp (mA/cm2) Isc(mA) or Jsc (mA/cm2)Pmp(W or mW)RshIDIL+- -vIRLRs