太陽能電池關鍵工藝流程介紹

2021-03-04 04:15:47 字數 2344 閱讀 5130

晶體矽太陽電池製造關鍵工藝

表面化學處理

目的:※去除矽片表面由於切割而產生的機械損傷層,正反二表面各約10m;

※在矽片表面形成尖峰高度3~6m四方錐體絨面,間接增加電池對入射太陽光的吸收;

※清除矽片表面的油汙和重金屬離子等雜質;

絨面形成方法:

酸腐蝕與鹼腐蝕,本生產線單晶採用鹼腐蝕,多晶採用酸腐蝕。

裝置:化學清洗機。

絨面作用:

由於入射光在表面的多次反射和折射,增加了對光的吸收,其反射率很低。絨面電池也稱為黑體電池或無反射電池。

對電池片電效能影響:

直接影響到電池片轉換效率。

基本化學反應原理:

去除矽片損傷層:si + 2 naoh + h2o = na2sio3 + 2 h2 ↑;

制絨面:si + 2 naoh + h2o = na2sio3 + 2 h2 ↑;

hcl酸去除一些金屬離子。鹽酸具有酸和絡合劑的雙重作用,氯離子能與 pt 2+、au 3+、 ag +、cu+、cd 2+、hg 2+等金屬離子形成可溶於水的絡合物。

晶體矽太陽電池製造關鍵工藝—擴散制結

目的:形成晶體矽太陽能電池的心臟—pn結,獲得適合於太陽能電池p-n結需要的結深和擴散層方塊電阻。淺結死層小,電池短波響應好,但淺結引起串聯電阻增加;結深太深,死層比較明顯,使電池開路電壓和短路電流均下降。

實際電池製作中,考慮到各個因素,結深一般控制在0.3~0.5m,方塊電阻在20~70/□。

方法:採用液態源pocl3熱擴散方式。

基本化學反應機理:

通過向p型襯底矽中摻入v族雜質p+形成pn結。

影響擴散質量的因素:

擴散雜質源濃度、溫度、擴散時間。

去邊—等離子刻蝕

什麼是等離子體:

所謂等離子體就是由帶電的正、負電荷的粒子組成的氣體,正負電荷數相等,其淨電荷相等。等離子刻蝕所用的等離子體,是輝光放電形成的「電離態」氣體,其中包括正離子、負離子、電子、中性原子、分子及化學上活潑的自由基,這種「電離態」的氣體是在向氣體系統中施加足以引起電離的高能電場條件下產生的。

目的:去除擴散過程中,在矽片的周邊表面形成的擴散層。周邊擴散層使電池的上下電極形成短路環,必須將它除去。

周邊上存在任何微小的區域性短路都會使電池併聯電阻下降,以至使電池片成為廢品。

方法:等離子乾法腐蝕。

原理:等離子體刻蝕是採用高頻輝光放電反應,使反應氣體啟用成活性粒子,如原子或游離基,這些活性粒子擴散到需刻蝕的部位,在那裡與被刻蝕材料進行反應,形成揮發性反應物而被去除。

cf4 cfx* + (4-x) f* (x≤3)

si + 4 f* sif4 ↑

sio2 + 4 f* sif4 + o2↑

二次清洗—去除磷矽玻璃

目的:由於在擴散以後在矽片表面形成了一層磷矽玻璃(小部分p2o5,其它是2sio2·p2o5或sio2·p2o5),主要成分還是二氧化矽。因此為了形成良好的歐姆接觸,減少光的反射,提高反射膜質量,在沉積減反射膜後續工藝之前,必須用hf酸把磷矽玻璃腐蝕掉。

方法:利用氫氟酸能夠溶解二氧化矽的特性來除去矽片表面的二氧化矽層。

sio2+6hf = h2[sif6]+2h2o

電池製造關鍵工藝—pecvd生長sixny減反射膜

目的:光照射到平面的矽片上,其中一部分被反射,即使對絨面的矽表面,由於入射光產生多次反射而增加了吸收,但也有約11%的反射損失。在太陽電池表面沉積深藍色減反射sixny膜,可大大降低光的反射損失。

作用:(1) 鈍化太陽電池的受光面,鈍化膜(介質)的主要作用是保護半導體器件表面不受汙染物質的影響,半導體表面鈍化可降低半導體表面態密度。

(2) 鈍化太陽電池的體內,在sin減反射膜中存在大量的h+,在燒結過程中會鈍化晶體內部懸掛鍵。

(3) 其還具有卓越的抗氧化和絕緣性能,同時具有良好的阻擋鈉離子、掩蔽金屬和水蒸汽擴散的能力;它的化學穩定性也很好,除氫氟酸和熱磷酸能緩慢腐蝕外,其它酸與它基本不起作用。

原理:電池製造關鍵工藝—絲網印刷印製電極

目的:(1) 在電池正反表面印刷上金屬電極對光生電流進行收集。

(2) 補償背面n+層中的施主雜質使背結反型成以鋁摻雜的p型層。

作用:提高了電池的開路電壓和短路電流,並減小了電極的接觸電阻。

方法:採用絲網漏印工藝。

特點:使線條的寬度可降到50m,高度達到10~20m。

設計原則:

使電池的輸出最大,即電池的串聯電阻盡可能小和電池的光照作用面積盡可能大。

裝置**:

電池製造關鍵工藝—高溫燒結

目的:(1) 把絲網印刷上的電極燒結熔合於矽基體形成良好的歐姆接觸;

(2) 對矽片表面進行h鈍化降低電池片表面缺陷。

作用:良好的燒結有助於提高電池開路電壓與短路電流。

太陽能電池介紹

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