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1、硅太阳能电池工艺简介硅太阳能电池工艺简介硅太阳能电池工艺简介硅太阳能电池工艺简介硅太阳能电池结构原理PN结的形成 在 N型和 P型半导体的交界面处存在有电子和空穴浓度梯度 ， N区中的电子就向 P区渗透扩散 ，扩散的结果是N型区域中邻近 P型区域一边的薄层内有一部分电子扩散到 P型中去了 。由于这个薄层失去了一些电子 ，在 N区就形成带正电荷的区域 。同样 ， P型区域中邻近 N型区域一边的薄层内有一部分空穴扩散到 N型区域一边去了 。由于这个薄层失去了一些空穴 ，在 P区就形成了带负电荷的区域 。这样在 N型区和 P型区交界面的两侧形成了带正 ，负电荷的区域 ，叫做空间电荷区 。PN结的形成
2、空间电荷区空间电荷区空间电荷区空间电荷区N区区区 区P区区区 区自建电场自建电场自建电场自建电场 E内建电场内建电场内建电场内建电场 E光照下的 PN结 光电效应 一束光照射在 P-N结上 ，高能光子在 P-N结顶层产生电子 -空穴对 ，长波光子在基区内产生电子 -空穴对 。 P区、 N区的光生少子自由扩散到P-N结势垒区附近 ，被内建电场分离 ： N区中的空穴被扫入 P区， P区中的电子被扫入 N区光照下的 PN结 光电效应N型型型 型P型型型 型空间电荷区空间电荷区空间电荷区空间电荷区光照光照光照光照内建电场内建电场内建电场内建电场 E电池片生产流程电池的生产工艺流程电池的生产工艺流程电池
3、的生产工艺流程电池的生产工艺流程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Cleaning process去 PSG制绒原理 制绒作用 ： 减少反射 ，增强对太阳光的吸收 。 制绒原理 ：碱对单晶 硅有各向异性腐蚀特性，即在硅的不同的晶向上 ，碱的腐蚀速度不一致 ，把单晶硅片腐蚀成具有金字塔形表面的硅片 。铬酸等对多晶硅有缺陷腐蚀特性 ，把多晶腐蚀成具有很多凹坑表面的硅片
4、 。制绒原理 单晶硅制绒化学方程式 ：+ 2322332 2802 HSiONaC OHCHCHCHOHNaOHSi 多晶硅制绒化学方程式 ：CrOSiOCrOSi CC + + 21213制绒原理刻蚀效果 ：P型硅放大效果制绒原理 工艺过程装片装片装片装片 漂洗漂洗漂洗漂洗 制绒制绒制绒制绒酸洗酸洗酸洗酸洗漂洗漂洗漂洗漂洗漂洗漂洗漂洗漂洗 甩干甩干甩干甩干制绒原理制绒后表面 ：制绒前表面形貌 ：扩散原理 扩散作用 ： 在硅片表面形成 PN结。 扩散原理 ：在 P型半导体表面掺杂五价磷原子 ，在表面形成一层 0.5微米左右的 N型层 。 扩散化学方程式 ：+ + + PSiOSiOPCLOPO
5、PCLOPPCLPOCLCCC45552210525435280022800255256003扩散原理扩散效果 ：P型硅磷硅玻璃(PSG)N型硅23 55 OPOCL +600 条件下 条件下条件下条件下P2 O5Si P+SiO2800条 件 下条 件 下条 件 下条 件 下扩散原理 工艺过程装片装片装片装片 上料上料上料上料 进炉进炉进炉进炉出炉出炉出炉出炉扩散扩散扩散扩散降温降温降温降温 卸片卸片卸片卸片扩散原理扩散后形貌 ：扩散前形貌 ：干法刻蚀原理 刻蚀作用 ： 去除边缘 PN结，防止上下短路 。 干法刻蚀原理 ：利用 高频辉光放电反应 ，使CF4气体激活成活性粒子 ，这些活性粒子扩
6、散到需刻蚀的部位 ，在那里与硅材料进行反应 ，形成挥发性反应物而被去除 。 干法刻蚀化学方程式 ：COSiFSiSiO + 4e24CF刻蚀原理 工艺过程装片装片装片装片 上料上料上料上料 进炉进炉进炉进炉出炉出炉出炉出炉刻蚀刻蚀刻蚀刻蚀干法刻蚀原理 去磷硅玻璃作用 ： 去除硅片表面因扩散形成的磷硅玻璃层 ，并清洁表面 ，为 PECVD做准备 。 去磷硅玻璃原理 ：利用 HF与 SiO2反应 ，去除 磷硅玻璃层 。 去磷硅玻璃化学方程式 ：OHSiFHSiO 2622 HF +干法刻蚀原理 工艺过程装片装片装片装片 上料上料上料上料 去去去去 PSG喷淋喷淋喷淋喷淋漂洗漂洗漂洗漂洗下料下料下料
7、下料 甩干甩干甩干甩干干法刻蚀原理刻蚀效果 ：P型硅 N型硅磷硅玻璃(PSG)PECVD原理 PECVD作用： 在硅片表面镀上一层深蓝色的氮化硅膜，可以充分吸收太阳光 ，降低反射 ，并且氮化硅膜有钝化的作用 ，保护电池片不受污染 。 PECVD原理 ：利用硅烷 （ SiH4）与氨气 （ NH3）在等离子体中反应 ，生成 Si3N4沉积到硅片表面 。 干法刻蚀化学方程式 ：+ 243等离离子3503412HNSi4NH3SiHPECVD原理190-210深 红 色93-100淡蓝色180-190红 色77-93蓝 色300-330红 色150-180橙 黄 色73-77深蓝色280-300橙黄色
8、130-150黄 色55-73红 色250-280浅绿色120-130淡 黄 色40-50黄褐色230-250蓝绿色110-120硅 本 色20-40褐 色210-230蓝 色100-110很淡蓝色0-20硅本色厚度 (nm)颜色厚度 (nm)颜色厚度(nm)颜色氮化硅颜色与厚度的对照表氮化硅颜色与厚度的对照表氮化硅颜色与厚度的对照表氮化硅颜色与厚度的对照表刻蚀原理 工艺过程上料上料上料上料 PECVD 降温降温降温降温 下料下料下料下料PECVD原理PECVD效果 ：P型硅 N型硅Si3N4膜PECVD原理PECVD后形貌 ：PECVD前形貌 ：丝网印刷原理 丝网印刷的原理通过刮条挤压丝网弹
9、性变形后将浆料漏印在需印刷的材料上的一种方式 ,这是目前普遍采用的一种电池工艺 . 丝网印刷的工艺流程 :背电极印刷背电极印刷背电极印刷背电极印刷 烘箱烘箱烘箱烘箱 背电场印刷背电场印刷背电场印刷背电场印刷正电极印刷正电极印刷正电极印刷正电极印刷烘箱烘箱烘箱烘箱 烧结烧结烧结烧结 下料下料下料下料上料上料上料上料丝网印刷原理丝网印刷丝网印刷丝网印刷丝网印刷 效果 ：P型硅正面电极背面电场背面电极丝印第一道 目的 ：在太阳电池背面丝网印刷印上引出电极 使用的浆料是 银浆 、银铝浆 作用 ：易于焊接背电极印刷背电极印刷背电极印刷背电极印刷丝印第二道 目的 ：在背面印刷铝电场 使用的浆料是 铝浆 作
10、用 ：增加转换效率 、收集载流子背电场印刷背电场印刷背电场印刷背电场印刷丝印第三道 目的 ：在太阳电池正面丝网印刷栅线 ，形成负电极 使用的浆料是 银浆 作用 ：收集电流正电极印刷正电极印刷正电极印刷正电极印刷烧结 功能及用途 ：烧结炉用于烘干硅片上的浆料 、去除浆料中的有质成分 、完成铝背场及栅线烧结 ，使硅与金属浆料形成良好的欧姆接触 ，提高转换效率 。所谓欧姆接触 :半导体材料与金属接触时没有形成整流接触 ,欧姆接触具有线形和对称的 VI特性 ，且接触时的电阻远小于材料电阻的一种接触 ，因此当电流通过时 ，良好的欧姆接触不会产生显著的压降和功耗 。 烧结炉结构过程 ：烘干区烘干区烘干区烘
11、干区 烧结区烧结区烧结区烧结区 降温区降温区降温区降温区分类检测原理 分类检测作 用： 测试出电池片的各项性能 ，并按照转换效率高低分档 。 分类检测 原理 ：通过模拟 AM（ Air Mass） 1.5 1000W/cm2太阳光脉冲照射 PV电池表面产生光电流 ，光电流流过可编程模拟负载 ，在负载两端产生电压 ，负载装置将采样到的电流 、电压传送给计算机计算 ,得到 IV曲线及其它指标 ，并根据实际光强和温度对它们进行修正 。计算机根据测试结果 ，按照给定的分类规则分类 ，将分类结果传送给分检系统 ，分检系统将已分类的电池放到相应的电池盒里 。分类检测原理图太阳电池的电性能参数 ：Isc (短路电流 )Voc (开路电压 )Ipm (最大电流 )Vpm (最大电压 )Pmax（最大功率 ）Rs（串联电阻 ）Rsh（并联电阻 ）FF（填充因子 ）EFF（转换效率 ）包装 包装作 用： 保护电池片 、便于运输谢谢
