太阳能电池工艺培训资料

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1、1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2太阳能电池工艺流程制绒清洗扩散刻蚀去PSGPECVD丝网印刷烧结测试分档分选包装制绒和清洗4概述形成起伏不平的绒面，增加硅片对太阳光的吸收去除硅片表面的机械损伤层清除表面油污和金属杂质硅片表面处理的目的：5硅片表面的机械损伤层硅片机械损伤层6制绒：表面织构化单晶硅片表面的金字塔状绒面单晶硅片表面反射率7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

2、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↑8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。9绒面光学原理陷光原理图示：10影响绒面质量的关键因素KOH浓度异丙醇浓度制绒槽内硅酸钾的累计量制绒腐蚀的温度制绒腐蚀时间的长短槽体密封程度、异丙醇的挥发程度11化学清洗原理HF去除硅片表面氧化层：HCl去除

3、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。12注意事项安全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。扩散太阳电池制造的核心工序14扩散的目的：形成PN结PN结——太阳电池的心脏15１．三氯氧磷（POCl3）液态源扩

4、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。太阳电池磷扩散方法16清洗饱和装片送片扩散关源，退舟方块电阻测量卸片磷扩散工艺过程17扩散装置示意图18POCl3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：5POCl33PCl5+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：2P2O5+5Si5SiO2+4P19在有氧气的存在时，POCl3热分解的反应式

5、为：4POCl3+3O22P2O5+6Cl2POCl3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。POCl3磷扩散原理20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：生成的P2O5又进一步与硅作用，生成SiO2和磷原

6、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。POCl3磷扩散原理21影响扩散的因素管内气体中杂质源的浓度扩散温度扩散时间22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。扩散层薄层电阻及其测量23方块电阻的定义考虑一块长为l、宽为a、厚为t的薄层如右图。如果该薄层材料的电阻率为ρ，则该整个薄层的电阻为当l=a（即为

7、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/□)R=ρ*l/(a*t)=ρ/t*l/a刻蚀刻蚀的目的：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。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。26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。2

8、71）工序步骤刻边→碱洗→酸洗（去PSG）→吹干2）用到药品：HNO3，HF，KOH3）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+2H2O2:SiF4+HF=