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1、太阳能电池工艺过程第1页，共19页，编辑于2022年，星期五什么是太阳能光伏技术什么是太阳能光伏技术 太阳是能量的天然来源。地球上每一个活着的生物之所以具有发挥作用的能力,甚至于是它的生存，都是由于直接或间接来自于太阳的能量。太阳能是一种辐射能，太阳能发电就意味着-要将太阳光直接转换成电能，它必须借助于能量转换器才能转换成为电能。这种把光能转换成为电能的能量转换器，就是太阳能电池。我们所生产的太阳能电池只要受到阳光或灯光的照射，就能够把光能转变为电能，它的工作原理的基础是半导体PN结的光生伏打效应。当太阳光或其他光照射半导体的PN结时，就会在PN结的两边出现电压（光生电压），假如从PN结两端引
2、出回路，就会产生电流，太阳能电池就可以工作了。第2页，共19页，编辑于2022年，星期五太阳能电池在整个光伏产业链中的位置太阳能电池在整个光伏产业链中的位置晶体硅太阳能光伏产业链主要包括：晶体硅太阳能光伏产业链主要包括：硅提纯：如徐州中能，洛阳中硅等（最终产品是多晶原生料）如徐州中能，洛阳中硅等（最终产品是多晶原生料）拉晶/铸锭切片：如河北晶龙，锦州阳光等（最终产品是硅片）如河北晶龙，锦州阳光等（最终产品是硅片）单单/多晶电池：多晶电池：如南京中电，天威英利等（最终产品是电池）如南京中电，天威英利等（最终产品是电池）组件封装：如常州天合，苏州阿特斯等（最终产品是组件）如常州天合，苏州阿特斯等（
3、最终产品是组件）系统工程：如宁波太阳能，南京开元等（最终产品是系统工程）如宁波太阳能，南京开元等（最终产品是系统工程）第3页，共19页，编辑于2022年，星期五晶体硅太阳能电池生产的工艺流程晶体硅太阳能电池生产的工艺流程Chemical Etching硅片表面化学腐蚀处理Diffusion扩散Edge etch去边结Anti-reflective coating制做减反射膜Printing&sintering制作上下电极及烧结Cell testing&sorting 电池片测试分筛Solar Cell Manufacturing电池的生产工艺流程电池的生产工艺流程Cleaning proces
4、s去PSG第4页，共19页，编辑于2022年，星期五硅片表面化学腐蚀处理（一次清洗）硅片表面化学腐蚀处理（一次清洗）目的目的：去除硅片表面的杂质残留，制做能够减少表面太阳光反射的 陷光结构。原理原理：单晶：单晶：利用碱溶液对单晶硅各个晶面腐蚀速率的不同,在硅片表面形 成类似“金字塔”状的绒面。Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2 多晶：多晶：利用硝酸的强氧化性和氢氟酸的络合性，对硅进行氧化和络 合剥离，导致硅表面发生各向同性非均匀性腐蚀，从而形成 类似“凹陷坑”状的绒面。Si+HNO3 SiO2+NOx +H2O SiO2+6HF H2SiF6+2H2O第5页，共19页，编辑于20
5、22年，星期五绒面微观图绒面微观图硅片表面化学腐蚀处理（一次清洗）硅片表面化学腐蚀处理（一次清洗）100X光学显微镜光学显微镜-单晶单晶 1000X电子扫描镜电子扫描镜-单晶单晶100X金相显微镜金相显微镜-单晶单晶1000X电子扫描镜电子扫描镜-多晶多晶5000X电子扫描镜电子扫描镜-多晶多晶第6页，共19页，编辑于2022年，星期五硅片表面化学腐蚀处理（一次清洗）硅片表面化学腐蚀处理（一次清洗）常见清洗不良品现象常见清洗不良品现象第7页，共19页，编辑于2022年，星期五制制PNPN结（扩散）结（扩散）目的：目的：在P型硅表面上渗透入很薄的一层磷，使前表面变成N型，使 之成为一个PN结。原
6、理原理：POCl3液态源：液态源：通过气体携带POCL3分子进入扩散炉管，使之反应生成磷沉淀在表层。磷在高温下渗透入硅片内部形成N区。4POCL3+5O2=2P2O5 +6Cl2 2P2O5 +5Si =4P +5SiO2 扩散后硅片截面示意图扩散后硅片截面示意图POCl3液态源扩散原理图液态源扩散原理图第8页，共19页，编辑于2022年，星期五扩散的动态演示扩散的动态演示扩散的变化方向扩散的变化方向 1.1.选择性发射极：选择性发射极：在栅线覆盖区域进行重掺（方阻20左右），未覆 盖区域进行轻掺（方阻80左右）。2.2.发射极浅结：发射极浅结：降低表面方块电阻（方阻60以上），减少死层和体
7、内复合，提高电池短波相应能力。制制PNPN结（扩散）结（扩散）第9页，共19页，编辑于2022年，星期五去边结去边结目的目的：去除硅片边缘的N型区域，将硅片内部的N层和P层隔离开，以达到 PN结的结构要求。原理原理：干法刻蚀（等离子刻蚀）：干法刻蚀（等离子刻蚀）：等离子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，这些活性粒子与需要被刻蚀区域 的Si/SiO2发生反应，形成挥发性生成物而被去除。第10页，共19页，编辑于2022年，星期五去边结去边结原理原理：湿法刻蚀（背腐蚀）：湿法刻蚀（背腐蚀）：利用HF-HNO3溶液，对硅片背表面和边缘进行高速腐蚀，以达到去掉边缘层和消除背面绒面的
8、作用。Si+HNO3 SiO2+NOx +H2O SiO2+6HF H2SiF6+2H2O 激光去边：激光去边：利用激光束的高能量使硅熔化，在硅片背表面划槽，用来隔断N层和P层，以达到分离的目的。去边的发展方向：去边的发展方向：由于湿法刻蚀的优势比较明显，相对转换效率较高，因此以后由于湿法刻蚀的优势比较明显，相对转换效率较高，因此以后 采用湿法刻蚀的厂家将会越来越多。采用湿法刻蚀的厂家将会越来越多。第11页，共19页，编辑于2022年，星期五去去PSGPSG（二次清洗）（二次清洗）目的目的：去除硅片表面的P-Si玻璃层（PSG）,为加镀减反射膜做准备。原理原理：利用HF和硅片表面的P-Si玻璃
9、层反应，并使之络合剥离，以 达到清洗的目的。HF+SiO2 H2SiF6 +H2O 去去PSG发展方向：发展方向：相对来讲，二次清洗是比较简单的工艺，之后的发展应该会相对来讲，二次清洗是比较简单的工艺，之后的发展应该会 如同如同RENA的设备一样，集成湿法刻蚀设备，从而缩减流程。的设备一样，集成湿法刻蚀设备，从而缩减流程。第12页，共19页，编辑于2022年，星期五镀减反射膜（镀减反射膜（PECVDPECVD）目的目的：在硅片前表面均匀的镀上一层高效的减反射膜，并对mc-Si进 行体钝化。原理原理：PECVD是借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体电 离，在局部形成等离子体，而等离子化学活性
10、很强，很容易发 生反应，在基片上沉积出所期望的薄膜。直接式直接式PECVD间接式间接式PECVD第13页，共19页，编辑于2022年，星期五镀减反射膜（镀减反射膜（PECVDPECVD）板式板式PECVD相关介绍相关介绍 此系统有三个腔体，分别是进料腔，反应腔（包括预热、沉积和冷却三部分）和出料腔。各腔体直接有闸门阀隔开。第14页，共19页，编辑于2022年，星期五镀减反射膜（镀减反射膜（PECVDPECVD）PECVD动态演示动态演示第15页，共19页，编辑于2022年，星期五印刷和烧结印刷和烧结目的目的：在电池上下表面各印上电极图形，经烧结与硅片形成欧姆接 触。原理原理：银浆，铝浆印刷过的
11、硅片，通过烘干有机溶剂完全挥发，膜 层收缩成为固状物紧密粘附在硅片上，可视为金属电极材料层 和硅片接触在一起。当硅片投入烧结炉共烧时，金属材料融入 到硅里面，之后又几乎同时冷却形成再结晶层，也就是在金属 和晶体接触界面上生长出一层外延层，如果外延层内杂质成份 相互合适，这就获得了欧姆接触。印刷工艺流程：印刷工艺流程：印刷背电极 烘干 印刷背电场 烘干 印刷正面栅线烧结工艺流程：烧结工艺流程：印刷完硅片 烘干 升温 降温共晶 冷却第16页，共19页，编辑于2022年，星期五印刷和烧结印刷和烧结烧结完电池片外观烧结完电池片外观：125单晶硅电池单晶硅电池125多晶硅电池多晶硅电池丝网印刷和烧结发展
12、趋势丝网印刷和烧结发展趋势 1.栅线高精化，利用高精密网版把细栅线做到栅线高精化，利用高精密网版把细栅线做到100u以下。以下。2.烧结炉的发展追求烧结炉的发展追求RTP（快速热处理）（快速热处理）第17页，共19页，编辑于2022年，星期五单片测试和分选单片测试和分选目的目的：通过模拟太阳光太阳能电池进行参数测试和分析，将电池片 按照一定的要求进行分类。原理原理：利用太阳能电池的光谱特性，温度特性，输出特性等，通过 相关参数的测定和计算，来表达电池的电性能情况。（具体内 容非常复杂，这里不再赘述）重要参数重要参数 光照强度：光照强度：100mw/cm2 转换效率，功率，电池片面积（转换效率，功率，电池片面积（125单晶为例单晶为例148.6cm2）的关系：）的关系：功率功率=光照强度光照强度*面积面积*转换效率转换效率 短路电流（短路电流（Isc），开路电压（），开路电压（Voc），填充因子（），填充因子（FF），功率的关系：），功率的关系：功率功率=Isc*Voc*FF 最大工作电流（最大工作电流（Im），最大工作电压（），最大工作电压（Vm），功率的关系：），功率的关系：功率功率=Im*Vm第18页，共19页，编辑于2022年，星期五谢谢第19页，共19页，编辑于2022年，星期五