太陽能電池工藝

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1、 形 成 起 伏 不 平 的 絨 面 ， 增 加 硅 片 對太 陽 光 的 吸 收去 除 硅 片 表 面 的 機 械 損 傷 層清 除 表 面 油 污 和 金 屬 雜 質(zhì)硅 片 表 面 處 理 的 目 的 ： 硅 片 機 械 損 傷 層 單 晶 硅 片 表 面 的金 字 塔 狀 絨 面 單 晶 硅 片 表 面 反 射 率 利 用 低 濃 度 堿 溶 液 對 晶 體 硅 在 不 同 晶 體 取向 上 具 有 不 同 腐 蝕 速 率 的 各 向 異 性 腐 蝕 特 性 ，在 硅 片 表 面 腐 蝕 形 成 角 錐 體 密 布 的 表 面 形 貌 ，就 稱 為 表 面 織 構(gòu) 化 。 角 錐 體 四

2、 面 全 是 由 111面 包 圍 形 成 。 反 應(yīng) 式 為 ： Si+2KOH+H2O K2SiO3 +2H2 制 備 絨 面 的 目 的 ： 減 少 光 的 反 射 率 ， 提 高 短 路 電 流 （ Isc） ，最 終 提 高 電 池 的 光 電 轉(zhuǎn) 換 效 率 。陷 光 原 理 ： 當(dāng) 光 入 射 到 一 定 角 度 的 斜 面 ， 光會 反 射 到 另 一 角 度 的 斜 面 ， 形 成 二 次 或 者 多次 吸 收 ， 從 而 增 加 吸 收 率 。 陷 光 原 理 圖 示 ： KOH濃 度 異 丙 醇 濃 度 制 絨 槽 內(nèi) 硅 酸 鉀 的 累 計 量 制 絨 腐 蝕 的 溫

3、度 制 絨 腐 蝕 時 間 的 長 短 槽 體 密 封 程 度 、 異 丙 醇 的 揮 發(fā) 程 度 OH2SiFHHF6SiO 2622 H F去 除 硅 片 表 面 氧 化 層 ： H Cl去 除 硅 片 表 面 金 屬 雜 質(zhì) ：鹽 酸 具 有 酸 和 絡(luò) 合 劑 的 雙 重 作 用 ， 氯 離 子 能 與 Pt 2+、 Au 3+、 Ag +、 Cu +、 Cd 2+、 Hg 2+等 金 屬 離 子形 成 可 溶 于 水 的 絡(luò) 合 物 。 KOH、 HCl、 HF都 是 強 腐 蝕 性 的 化 學(xué) 藥 品 ， 其固 體 顆 粒 、 溶 液 、 蒸 汽 會 傷 害 到 人 的 皮 膚 、

4、 眼 睛 、呼 吸 道 ， 所 以 操 作 人 員 要 按 照 規(guī) 定 穿 戴 防 護 服 、防 護 面 具 、 防 護 眼 鏡 、 長 袖 膠 皮 手 套 。 一 旦 有 化 學(xué)試 劑 傷 害 了 員 工 的 身 體 ， 馬 上 用 純 水 沖 洗 30分 鐘 ，送 醫(yī) 院 就 醫(yī) 。 太陽電池制造的核心工序 擴 散 的 目 的 ： 形 成 PN結(jié) 三 氯 氧 磷 （ POCl3） 液 態(tài) 源 擴 散 噴 涂 磷 酸 水 溶 液 后 鏈 式 擴 散 絲 網(wǎng) 印 刷 磷 漿 料 后 鏈 式 擴 散本 公 司 目 前 采 用 的 是 第 一 種 方 法 。 清 洗飽 和裝 片送 片 擴 散關(guān) 源

5、 ， 退 舟方 塊 電 阻 測 量卸 片 POCl3在 高 溫 下 （ 600 ） 分 解 生 成 五 氯 化 磷（ PCl5） 和 五 氧 化 二 磷 （ P2O5） ， 其 反 應(yīng) 式 如 下 ：生 成 的 P2O5在 擴 散 溫 度 下 與 硅 反 應(yīng) ， 生 成 二 氧 化硅 （ SiO2） 和 磷 原 子 ， 其 反 應(yīng) 式 如 下 ： 5253 OP3PCl5POCl C600 4P5SiO5SiO2P 252 在 有 氧 氣 的 存 在 時 ， POCl3熱 分 解 的 反 應(yīng) 式 為 ： POCl3分 解 產(chǎn) 生 的 P2O5淀 積 在 硅 片 表 面 ， P2O5與 硅反 應(yīng)

6、 生 成 SiO2和 磷 原 子 ， 并 在 硅 片 表 面 形 成 一 層 磷-硅 玻 璃 ， 然 后 磷 原 子 再 向 硅 中 進 行 擴 散 。3 2 2 5 24 5 2 6POCl O PO Cl 由 上 面 反 應(yīng) 式 可 以 看 出 ， POCl3熱 分 解 時 ， 如 果 沒 有外 來 的 氧 （ O2） 參 與 其 分 解 是 不 充 分 的 ， 生 成 的 PCl5是 不 易 分 解 的 ， 并 且 對 硅 有 腐 蝕 作 用 ， 破 壞 硅 片 的表 面 狀 態(tài) 。 但 在 有 外 來 O2存 在 的 情 況 下 ， PCl5會 進 一步 分 解 成 P2O5并 放 出

7、 氯 氣 （ Cl2） 其 反 應(yīng) 式 如 下 ： 生 成 的 P2O5又 進 一 步 與 硅 作 用 ， 生 成 SiO2和 磷 原 子 ，由 此 可 見 ， 在 磷 擴 散 時 ， 為 了 促 使 POCl3充 分 的 分 解和 避 免 PCl 5對 硅 片 表 面 的 腐 蝕 作 用 ， 必 須 在 通 氮 氣 的同 時 通 入 一 定 流 量 的 氧 氣 。 25225 10ClO2P5O4PCl 2過量O 管 內(nèi) 氣 體 中 雜 質(zhì) 源 的 濃 度擴 散 溫 度擴 散 時 間 在 太 陽 電 池 擴 散 工 藝 中 ， 擴 散 層 薄 層 電阻 （ 方 塊 電 阻 ） 是 反 映 擴

8、 散 層 質(zhì) 量 是 否符 合 設(shè) 計 要 求 的 重 要 工 藝 指 標(biāo) 之 一 。方 塊 電 阻 也 是 標(biāo) 志 進 入 半 導(dǎo) 體 中 的 雜 質(zhì)總 量 的 一 個 重 要 參 數(shù) 。 考 慮 一 塊 長 為 l、 寬為 a、 厚 為 t的 薄 層如 右 圖 。 如 果 該 薄層 材 料 的 電 阻 率 為 ，則 該 整 個 薄 層 的 電阻 為 n當(dāng) l=a（ 即 為 一 個 方 塊 ）時 ， R=/t。 可 見 ， （ /t）代 表 一 個 方 塊 的 電 阻 ， 故 稱為 方 塊 電 阻 ， 特 記 為 R = /t (/ )( altat lR PSGn+ SiBefore ed

9、ge isolation After edge isolation 等 離 子 體 刻 蝕 是 采 用 高 頻 輝 光 放 電 反 應(yīng) ， 使反 應(yīng) 氣 體 激 活 成 活 性 粒 子 ， 如 原 子 或 游 離 基 ，這 些 活 性 粒 子 擴 散 到 需 刻 蝕 的 部 位 ， 在 那 里與 被 刻 蝕 材 料 進 行 反 應(yīng) ， 形 成 揮 發(fā) 性 生 成 物而 被 去 除 。 它 的 優(yōu) 勢 在 于 快 速 的 刻 蝕 速 率 同時 可 獲 得 良 好 的 物 理 形 貌 。 （ 這 是 各 向 同 性反 應(yīng) ）這 種 腐 蝕 方 法 也 叫 做 干 法 腐 蝕 。 首 先 ， 母 體

10、 分 子 CF4在 高 能 量 的 電 子 的 碰 撞作 用 下 分 解 成 多 種 中 性 基 團 或 離 子 。其 次 ， 這 些 活 性 粒 子 由 于 擴 散 或 者 在 電 場 作用 下 到 達(dá) SiO2表 面 ， 并 在 表 面 上 發(fā) 生 化 學(xué) 反應(yīng) 。生 產(chǎn) 過 程 中 ， CF4中 摻 入 O2， 這 樣 有 利 于 提高 Si和 SiO2的 刻 蝕 速 率 。 它 們 的 離 子以及CF,CF,CF,CFCF 23e4 短 路 形 成 途 徑 由 于 在 擴 散 過 程 中 ， 即 使 采 用 背 靠 背 擴 散 ，硅 片 的 所 有 表 面 （ 包 括 邊 緣 ） 都

11、將 不 可 避 免地 擴 散 上 磷 。 PN結(jié) 的 正 面 所 收 集 到 的 光 生 電子 會 沿 著 邊 緣 擴 散 有 磷 的 區(qū) 域 流 到 PN結(jié) 的 背面 ， 而 造 成 短 路 。 此 短 路 通 道 等 效 于 降 低 并聯(lián) 電 阻 。 控 制 方 法 對 于 不 同 規(guī) 格 硅 片 ， 應(yīng) 適 當(dāng) 的 調(diào) 整 輝 光 功 率和 刻 蝕 時 間 使 達(dá) 到 完 全 去 除 短 路 通 道 的 效 果 。 PSGBefore PSG removal After PSG removal 在 擴 散 過 程 中 發(fā) 生 如 下 反 應(yīng) ：POCl3分 解 產(chǎn) 生 的 P2O5淀 積

12、 在 硅 片 表 面 ， P2O5與 Si反 應(yīng) 生 成 SiO2和 磷 原 子 ：這 樣 就 在 硅 片 表 面 形 成 一 層 含 有 磷 元 素 的 SiO2，稱 之 為 磷 硅 玻 璃 。 PSiOSiOP 4552 252 3 2 2 5 24 5 2 6POCl O PO Cl 氫 氟 酸 能 夠 溶 解 二 氧 化 硅 是 因 為 氫 氟 酸 能 與 二氧 化 硅 作 用 生 成 易 揮 發(fā) 的 四 氟 化 硅 氣 體 。若 氫 氟 酸 過 量 ， 反 應(yīng) 生 成 的 四 氟 化 硅 會 進 一 步與 氫 氟 酸 反 應(yīng) 生 成 可 溶 性 的 絡(luò) 和 物 六 氟 硅 酸 ?？?

13、反 應(yīng) 式 為 ： O2HSiF4HFSiO 242 SiFH2HFSiF 624 O2HSiFH6HFSiO 2622 SiNx:H SiNx:H 簡 介v物 理 性 質(zhì) 和 化 學(xué) 性 質(zhì) ：結(jié) 構(gòu) 致 密 ， 硬 度 大能 抵 御 堿 金 屬 離 子 的 侵 蝕介 電 強 度 高耐 濕 性 好耐 一 般 的 酸 堿 ， 除 HF和 熱 H3PO4 vPECVD =Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition 即 “ 等 離 子 增 強 型 化 學(xué) 氣 相 沉 積 ” ， 是 一 種化 學(xué) 氣 相 沉 積 PECVD是 借 助 微 波 使 含 有 薄

14、膜 組 成 原 子 的 氣體 電 離 ， 在 局 部 形 成 等 離 子 體 ， 而 等 離 子 化 學(xué)活 性 很 強 ， 很 容 易 發(fā) 生 反 應(yīng) ， 在 基 片 上 沉 積 出所 期 望 的 薄 膜 。 使 用 和 維 護 本 設(shè) 備 時 必 須 嚴(yán) 格 遵 守 操 作規(guī) 程 和 安 全 規(guī) 則 ， 因 為 ：v本 設(shè) 備 的 工 藝 氣 體 為 SiH4和 NH3， 二 者 均 有毒 ， 且 SiH4易 燃 易 爆 。v本 設(shè) 備 運 行 時 會 產(chǎn) 生 微 波 輻 射 ， 每 次 維 護 后和 停 機 一 段 時 間 再 開 機 前 都 要 檢 測 微 波 是 否泄 漏 。 v背 電

15、 極 印 刷 及 烘 干 漿 料 ： Ag /Al漿 如 Ferro 3398 v背 電 場 印 刷 及 烘 干 漿 料 ： Al漿 如 Analog pase-12v正 面 電 極 印 刷 漿 料 ： Ag漿 如 Dupont PV147 v絲 網(wǎng) 印 刷 是 把 帶 有 圖 像 或 圖 案 的 模 版 被 附 著在 絲 網(wǎng) 上 進 行 印 刷 的 。 通 常 絲 網(wǎng) 由 尼 龍 、 聚酯 、 絲 綢 或 金 屬 網(wǎng) 制 作 而 成 。 當(dāng) 承 印 物 直 接放 在 帶 有 模 版 的 絲 網(wǎng) 下 面 時 ， 絲 網(wǎng) 印 刷 油 墨或 涂 料 在 刮 刀 的 擠 壓 下 穿 過 絲 網(wǎng) 中

16、間 的 網(wǎng) 孔 ，印 刷 到 承 印 物 上 （ 刮 刀 有 手 動 和 自 動 兩 種 ） 。絲 網(wǎng) 上 的 模 版 把 一 部 分 絲 網(wǎng) 小 孔 封 住 使 得 顏料 不 能 穿 過 絲 網(wǎng) ， 而 只 有 圖 像 部 分 能 穿 過 ，因 此 在 承 印 物 上 只 有 圖 像 部 位 有 印 跡 。 換 言之 ， 絲 網(wǎng) 印 刷 實 際 上 是 利 用 油 墨 滲 透 過 印 版進 行 印 刷 的 ， v干 燥 硅 片 上 的 漿 料 ， 燃 盡 漿 料 的 有 機 組分 ， 使 漿 料 和 硅 片 形 成 良 好 的 歐 姆 接 觸 。 v相 對 于 鋁 漿 燒 結(jié) ， 銀 漿 的

17、 燒 結(jié) 要 重 要 很 多 ， 對 電池 片 電 性 能 影 響 主 要 表 現(xiàn) 在 串 聯(lián) 電 阻 和 并 聯(lián) 電 阻 ，即 FF的 變 化 。v鋁 漿 燒 結(jié) 的 目 的 使 漿 料 中 的 有 機 溶 劑 完 全 揮 發(fā) ，并 形 成 完 好 的 鋁 硅 合 金 和 鋁 層 。 局 部 的 受 熱 不 均和 散 熱 不 均 可 能 會 導(dǎo) 致 起 包 ， 嚴(yán) 重 的 會 起 鋁 珠 。v背 面 場 經(jīng) 燒 結(jié) 后 形 成 的 鋁 硅 合 金 ， 鋁 在 硅 中 是 作為 P型 摻 雜 ， 它 可 以 減 少 金 屬 與 硅 交 接 處 的 少 子 復(fù)合 ， 從 而 提 高 開 路 電 壓 和 短 路 電 流 ， 改 善 對 紅 外線 的 響 應(yīng) 。 v灼 熱 的 表 面 有 燙 傷 的 危 險v危 險 電 壓 有 電 擊 或 燒 傷 的 危 險v有 害 或 刺 激 性 粉 塵 、 氣 體 導(dǎo) 致 人 身 傷 害v設(shè) 備 運 轉(zhuǎn) 時 打 開 或 移 動 固 定 件 有 卷 入 的 危 險 Thank you!