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深度解析电池片工艺流程

文章出处:人气:16发表时间:2018-5-28 22:15:36

    

电池片工艺流程.jpg

    电池片工艺流程:


    制绒(INTEX)→扩散(DIFF)→后清洗(刻边/去PSG)→镀减反射膜(PECVD)→丝网、烧结(PRINTER)→测试、分选(TESTER+SORTER)→包装(PACKING)


    一、制绒


    电池片工艺流程制绒的目的是在硅片表面形成绒面面,以减少电池片的反射率,绒面凹凸不平可以增加二次反射,改变光程及入射方式。通常情况下用碱处理单晶,可以得到金字塔状绒面;用酸处理多晶,可以得到虫孔状无规则绒面。处理方式区别主要在与单多晶性质的区别。


    工艺流程:制绒槽→水洗→碱洗→水洗→酸洗→水洗→吹干。


    一般情况下,硅与HF、HNO3(硅表面会被钝化)认为是不反应的。当存在于两种混合酸的体系中,硅与混合溶液的反应是持续性的。


    二、扩散


    电池片工艺流程(扩散)是为电池片制造心脏,是为电池片制造P-N结,POCl3是当前磷扩散用较多的选择。POCl3为液态磷源,液态磷源扩散具有生产效率较高、稳定性好、制得PN结均匀平整及扩散层表面良好等优点。


    POCl3在大于600℃的条件下分解生成五氯化磷(PCl5)和五氧化二磷(P2O5),PCl5对硅片表面有腐蚀作用,当有氧气O2存在时,PCl5会分解成P2O5且释放出氯气,所以扩散通氮气的同时通入一定流量的氧气。P2O5在扩散温度下与硅反应,生成二氧化硅和磷原子,生成的P2O5淀积在硅片表面与硅继续反应生成SiO2和磷原子,并在硅片表面形成磷-硅玻璃(PSG),磷原子向硅中扩散,制得N型半导体。


    三、刻蚀


    在扩散工序,采用背靠背的单面扩散方式,硅片的侧边和背面边缘不可避免地都会扩散上磷原子。当阳光照射,P-N结的正面收集到的光生电子会沿着边缘扩散有磷的区域流到P-N结的背面,造成短路通路。短路通道等效于降低并联电阻。刻蚀工序是让硅片边缘带有的磷的部分去除干净,避免了P-N结短路并且造成并联电阻降低。


    湿法刻蚀工艺流程:上片→蚀刻槽(H2SO4HNO3HF)→水洗→碱槽(KOH)→水洗→HF槽→水洗→下片


    HNO3反应氧化生成SiO2,HF去除SiO2。刻蚀碱槽的作用是为了抛光未制绒面,使电池片变得光滑;碱槽的主要溶液为KOH;H2SO4是为了让硅片在流水线上漂浮流动起来,并不参与反应。


    干法刻蚀是用等离子体进行薄膜刻蚀。当气体以等离子体形式存在时,一方面等离子体中的气体化学活性会变得相对较强,选择合适的气体,就可以让硅片更快速的进行反应,实现刻蚀;另一方面,可利用电场对等离子体进行引导和加速,使等离子体具有一定能量,当轰击硅片的表面时,硅片材料的原子击出,可以达到利用物理上的能量转移来实现刻蚀的目的。


    四、PECVD


    等离子体化学气相沉积。太阳光在硅表面的反射损失率高达35%左右。减反射膜可以提高电池片对太阳光的吸收,有助于提高光生电流,进而提高转换效率:另一方面,薄膜中的氢对电池表面的钝化降低了发射结的表面复合速率,减小暗电流,提升开路电压,提高光电转换效率。H能与硅中的缺陷或杂质进行反应,从而将禁带中的能带转入价带或者导带。


    在真空环境下及480摄氏度的温度下,通过对石墨舟的导电,使硅片的表面镀上一层SixNy薄膜。


    五、丝网印刷


    通俗的说就是为太阳能电池收集电流并制造电极,第一道背面银电极,第二道背面铝背场的印刷和烘干;第三道正面银电极的印刷,主要监控印刷后的湿重和次栅线的宽度。第二道道湿重如果过大,既浪费浆料,同时还可能导致不能在进高温区之前充分干燥,甚至不能将其中的所有有机物赶出从而不能将整个铝浆层转变为金属铝,另外湿重过大可能造成烧结后电池片弓片。湿重过小,所有铝浆均会在后续的烧结过程中与硅形成熔融区域而被消耗,而该合金区域无论从横向电导率还是从可焊性方面均不适合于作为背面金属接触,另外还有可能出现鼓包等外观不良。第三道道栅线宽度过大,会使电池片受光面积较少,效率下降。


    印刷方法:物理印刷、烘干


    干货|太阳能电池片科普系列——流程(电池片)篇


    六、烧结


    烧结是把印刷到电池片表面的电极在高温下烧结,使电极和硅片本身形成欧姆接触,提高电池片的开路电压和填充因子,使电极的接触具有电阻特性以达到高转效率,烧结过程中也可利于PECVD工艺所引入-H向体内扩散,可以起到良好的体钝化作用。


    烧结方式:高温快速烧结,加热方式:红外线加热


    烧结是集扩散、流动和物理化学反应综合作用的一个过程,正面Ag穿过SiNH扩散进硅但不可到达P-N面,背面Ag、Al扩散进硅,由于需要形成合金需要到一定的温度,Ag、Al与Si形成合金的稳定又不同,就需要设定不同的温度来分别实现合金化。


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