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1、太阳能电池培训-工艺组弘晨工艺培训电池结构弘晨工艺培训材料的选择The most important parameters of a semiconductor material for solar cell operation are: 1. the band gap; 2. the number of free carriers available for conduction; 3. the generation and recombination of free carriers in response to light shining on the material.弘晨工艺培训影响
2、因素Band Gap=1.1242 eV 弘晨工艺培训影响因素Intrinsic carrier concentration in a semiconductor at two temperatures. Note that in both cases, the number of electrons and the number of holes is equal. Intrinsic carrier concentration弘晨工艺培训影响因素Equilibrium Carrier ConcentrationEquilibrium carrier concentration for lo
3、w and high doping, showing that as the doping increases, the minority carrier concentration decreases. 弘晨工艺培训影响因素Absorption of Light1.Eph EG Photons with energy much greater than the band gap are strongly absorbed 弘晨工艺培训影响因素Absorption of Light弘晨工艺培训影响因素Absorption Depth弘晨工艺培训影响因素Recombination 1.Radia
4、tive recombination 弘晨工艺培训影响因素Recombination 2.Recombination Through Defect Levels弘晨工艺培训影响因素Recombination 2. Auger Recombination弘晨工艺培训生产流程制绒扩散等离子刻蚀及去PSGPECVD丝网印刷与烧结测试分档弘晨工艺培训制绒制绒的三个目的1）去除表面机械损伤层（硅锭切割的时候的物理损伤）2）在前清洗中的酸洗中，HF酸和HCL的作用分别为清除表面氧化物和清除表面金属离子。3） 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（表面织构化，陷光原理）。弘晨工
5、艺培训制绒陷光原理：当光入射到一定角度的斜面，光会反射到另一角陷光原理：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。度的斜面，形成二次或者多次吸收，从而增加吸收率。弘晨工艺培训制绒制绒药液一槽体槽体药液药液功能功能1 1HF/HNO3HF/HNO3制绒制绒2 2KOHKOH碱洗（多孔硅）碱洗（多孔硅）3 3HF/HCLHF/HCL去除金属离子和氧化物去除金属离子和氧化物制绒后硅片表面形态弘晨工艺培训制绒2 2）制绒反应）制绒反应3Si+4HNO3=3SiO2+2H2O+4NOSiO2+6HFH2SiF6+2H2弘晨工艺培训制绒制绒药液二Si + 2
6、NaOH + H2O Na2SiO3 + 2H2Si + HNO3 + 6HF H2SiF6 + HNO2 + H2O + H2制绒后硅片表面形态弘晨工艺培训扩散扩散概述太阳能电池的心脏是一个PN结。PN结是不能简单地用两块不同类型（p型和n型）的半导体接触在一起就能形成的。要制造一个PN结，必须使一块完整的半导体晶体的一部分是P型区域，另一部分是N型区域。也就是在晶体内部实现P型和N型半导体的接触。扩散的目的：形成PN结弘晨工艺培训扩散制作太阳电池的硅片是P型的，也就是说在制造硅片时，已经掺进了一定量的硼元素，使之成为P型的硅片。高温下在石英管内通入磷源蒸汽(通源),在硅片周围包围着许许多多
7、的磷的分子，因此磷原子能从四周进入硅片的表面层，并且通过硅原子之间的空隙向硅片内部渗透扩散。在有磷渗透的一面就形成了N型.弘晨工艺培训扩散 三氯氧磷（三氯氧磷（POCl3）液态源扩散）液态源扩散扩散原理：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：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：弘晨工艺培训扩散 POCl3液态源扩散方法具有生产效率较高，得到PN结均匀、平整和扩散层表面良好等优点，这对于制作具有大面积结
8、的太阳电池是非常重要的。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。弘晨工艺培训刻蚀和去PSG（后清洗）一，用化学方法或物理方法去掉边缘的N型硅,使得硅片的边缘相互绝缘.二，去除PSG的目的： 1）去除掉扩散中堆积在表面的磷硅玻璃。 2）洗掉部分的发射区死层。弘晨工艺培训刻蚀和去PSG（后清洗）去磷硅玻璃主要反应方程式去磷硅玻璃主要反应方程式 SiO2 + 6HF = H2SiF6 + 2H2O弘晨工艺培训PECVD1.定义：PECVD: Plasma Enhance Chemical
9、 Vapor Deposition -等离子增强化学气相沉积等离子体： 气体在一定条件下受到高能激发，发生电离，部分外层电子脱离原子核，形成电子、正离子和中性粒子混合组成的一种形态，这种形态就称为等离子态，它广泛存在于宇宙中，常被视为是除去固、液、气外，物质存在的第四态。 弘晨工艺培训PECVD2.工作原理： 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，而等离子化学活性很强，很容易发生反应，在基片上沉积出所期望的薄膜。反应方程式： SiH4+NH3 Si3N4+H2弘晨工艺培训PECVD3.外观特点弘晨工艺培训PECVD4.氮化硅4.1 保护作用 结构致密，
10、硬度大 能抵御碱金属离子的侵蚀 介电强度高 耐湿性好 耐一般的酸碱，除HF和热H3PO4弘晨工艺培训PECVD4.2高效的光学减反射性能光波损失 R=(n2-n1)/(n2+n1) =(3.42-1)/(3.42+1) =0.2998 T=1-R=0.7002弘晨工艺培训PECVD薄膜干涉弘晨工艺培训PECVD R极小值条件：n1 =n0n2=(11.5)*3.42 n1=1.849 2.265 h1=/4n1弘晨工艺培训PECVD Eg =1.1242 eV max =1103nm 取=600nm, n1=2.0 h1=75nm弘晨工艺培训PECVD4.3优良的钝化效果弘晨工艺培训丝网印刷与
11、烧结1.丝网印刷 背电极 背电场 正电极弘晨工艺培训丝网印刷与烧结作用电极-收集并传输电流弘晨工艺培训丝网印刷与烧结背电场作用1.收集并传输电流2.增加对光的吸收弘晨工艺培训丝网印刷与烧结2.浆料银浆包括银粉，有机载体和无机相三部分银粉银粉导电性颗粒物质有机载体有机载体将乙基纤维溶于有机溶剂而得到的一种粘性液体 适当的粘性保证浆料有适合丝网印刷的流动性 良好的触变形保证浆料在印刷后能够保持好的形态 良好的润湿性保证银粉在有机载体中均匀分布，不产生团聚 良好的挥发性减少在热处理过程中形成气孔和减少烧结过程中形成弘晨工艺培训丝网印刷与烧结无机相无机相无机相与硅片和银粉的作用示意图无机相与硅片和银粉
12、的作用示意图 银浆与硅片的示意性接触 玻璃料穿透绝缘层 银颗粒溶解在液态玻璃中 硅和液态的银接触 冷却过程中，发生相分离弘晨工艺培训丝网印刷与烧结烧结-燃尽浆料的有机组分，使浆料和硅片形成良好的金属电极。弘晨工艺培训测试与分档目的目的测试性能，加以分类弘晨工艺培训测试与分档将太阳电池接上负载。在光照条件下，改变负载的电阻，太阳电池的输出电压V、输出电流I 和输出功率P 将随之变化。记录下V、I、P 的变化情况，并将数据绘成曲线，将得到上图的曲线，称为太阳电池的电流电压特性。弘晨工艺培训测试与分档 半导体结构与I-V曲线弘晨工艺培训测试与分档 电池I-V曲线弘晨工艺培训测试与分档Iscshort
13、-circuit current(短路电流） Isc = IL弘晨工艺培训测试与分档Isc影响因素：1. the area of the solar cell 2. the number of photons -the light intensity 3. the spectrum of the incident light 4. the optical properties 5. the collection probability弘晨工艺培训测试与分档Air Mass 弘晨工艺培训测试与分档弘晨工艺培训测试与分档Vocopen-circuit voltage（开路电压）弘晨工艺培训测试与分档FF-fill factor （填充因子）弘晨工艺培训测试与分档Eff-efficiency （转换效率）弘晨工艺培训测试与分档Rs和Rsh弘晨工艺培训测试与分档标准测试条件：1.Air Mass：AM1.52.Total irradiance: 1000W/m3.Cell temperature: 25弘晨工艺培训谢谢！弘晨工艺培训
