《晶硅电池生产工艺》PPT课件

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1、电池工艺流程1 化学清洗化学清洗原片分拣去损伤层制作绒面盐酸清洗2 扩散刻蚀扩散刻蚀扩散制结刻蚀去边去PSG层3 制减反膜制减反膜PECVD设备4 印刷电极印刷电极5 烧结烧结 6 分选分选印刷正极印刷背场 印刷负极 把正负极和硅片烧在一起以便导电APCVD设备或手工喷涂 印刷视频 清洗工艺1 原片分拣 （1）根据电阻率把电池分类。硅片常见电阻率分类0.5-6，0.5-3 ，3-6 。 （2）把藏片，厚片，薄片，缺损片，厚度不均匀片取出2 去损伤层：Si+2NaOH（30%）+H2O Na2SiO3 +2H2 ， 原叫减薄（原来硅片太厚，300m,目前18020 m ）。思考：为什么硅片厚度会

2、由300降低到180？3 制绒 Si+2NaOH(0.8%-1.3%)+H2O Na2SiO3 +2H2 ，溶液中加有酒精或异丙醇，增加各向异性引子，加速形成金字塔。85左右，时间10-50分钟 4 盐酸洗（V浓盐酸：V水=1:6） 或盐酸（37%）双氧水（30%）混合洗（II号清洗液）（ V浓盐酸： V双氧水：V水=1：1：6） 85左右，清洗5-20分钟。盐酸具有酸和络合剂的双重作用，氯离子能与 Pt 2+、 Ag+、Cd2+、Hg2+等金属离子形成可溶于水的络合物。5 HF洗（VHF:V水=1：10），室温, 5-10分钟。有些厂家不用。返回首页两张多晶硅绒面显微照片扩散POCl3在高温

3、下（600）分解生成五氯化磷（PCl5）和五氧化二磷（P2O5），其反应式如下如果氧气充足， PCl5能和氧继续反应生成Cl2和P2O5。为了避免产生PCl5，应通入适量氧气。等离子刻蚀硅扩散后硅片表面有磷硅玻璃产生。SiO2混合P和P2O5。用HF清洗掉表面的磷硅玻璃。HF和水体积比1:10 偏磷酸 P P2 2O O5 5+H+H2 2O-2HPOO-2HPO3 3H H3 3POPO4 4-HPO-HPO3 3+H+H2 2O O返回首页钛酸丁酯（钛酸丁酯（Ti(OCTi(OC2 2H H5 5) )4 4）无色至浅黄色液体。在无色至浅黄色液体。在-55-55时为玻璃状固体，置空气中易固

4、化成透明时为玻璃状固体，置空气中易固化成透明细片。遇水分解。形成细片。遇水分解。形成TiOTiO2 2膜层的主要物质。膜层的主要物质。颜色色厚度（埃）厚度（埃）颜色色厚度（埃）厚度（埃）颜色色厚度（埃）厚度（埃）硅本色0-200很淡蓝色1000-1100蓝色2100-2300褐色200-400硅本色1100-1200蓝绿色2300-2500黄褐色400-500淡黄色1200-1300浅绿色2500-2800红色550-730黄色1300-1500橙黄色2800-3000深蓝色730-770橙黄色1500-1800红色3000-3300蓝色770-990红色1800-1900淡蓝色930-100

5、0深红色1900-2100氮化硅膜的颜色与厚度的对比表氮化硅膜的颜色与厚度的对比表返回首页返回首页红外加热灯管 卤钨灯纵向温度分布曲线 横向温度的稳定性连续和非连续放片返回首页温区1温区2温区3温区4温区5温区6温区7150200300400560640875一个烧结炉的温区温度 分分 选选 测试光源：氙灯。模拟太阳光。测试光源：氙灯。模拟太阳光。 AM1.5 1000W/m AM1.5 1000W/m2 2分档方法：分档方法：1 1 按转换效率按转换效率( (功率功率) )分档分档 2 2 按最大功率点电流分档按最大功率点电流分档 后者更好些。后者更好些。 测试参数：测试参数：Voc Voc

6、 开路电压开路电压 Isc Isc 短路电流短路电流 FF FF 填充因子填充因子 Pm Pm 最大功率最大功率 Ipm Ipm 最大功率处电流最大功率处电流 Vpm Vpm 最大功率处电压最大功率处电压 RsRs串联电阻串联电阻 RshRsh并联电阻并联电阻返回首页电池生产线辅助仪器设备一览表电池生产线辅助仪器设备一览表仪器名称仪器名称用途用途产地或销售商产地或销售商型号型号价格（万元价格（万元RMBRMB）备注备注少子寿命仪少子寿命仪测试少子寿命测试少子寿命匈牙利匈牙利 SemilabSemilabwtwt20002000121.6121.6wtwt1000b1000b34.234.2wt

7、wt1000100024.724.7美国美国Sinton ConsultingSinton ConsultingWct-120Wct-12018.218.2$23350 + $600($23350 + $600(运费运费) ) （此为到岸价）（此为到岸价）硅片分拣仪硅片分拣仪按某参数给硅片分类按某参数给硅片分类上海星纳电子科技上海星纳电子科技MS203MS2032222椭偏仪椭偏仪测试减反膜厚度折射率测试减反膜厚度折射率台湾致东光电台湾致东光电D8D82424还有其他型号还有其他型号德国德国SentechSentechSe400Se4004040积分式反射仪积分式反射仪测试表面反射率测试表面反

8、射率台湾致东光电台湾致东光电20.820.8金相显微镜金相显微镜观察硅表面金字塔观察硅表面金字塔南京江南永新公司南京江南永新公司待定待定1 1待定好的显微镜待定好的显微镜烧结温度测试烧结温度测试监测烧结炉温度监测烧结炉温度英国英国datapaqdatapaqDatapaq9000Datapaq90007.67.6CorescanCorescan测试烧结后欧姆接触测试烧结后欧姆接触北京华通特瑞光电科技北京华通特瑞光电科技55.212355.21235050，714714欧元欧元尘埃离子计数器尘埃离子计数器测试车间尘埃粒子测试车间尘埃粒子苏州三兴净化公司苏州三兴净化公司cljclj1 10.90.

9、9高精度电子秤高精度电子秤测试浆料用量测试浆料用量德国赛多利斯或其他公德国赛多利斯或其他公司司待定待定0.250.25一般电子秤一般电子秤测试化学药品重量测试化学药品重量待定待定0.10.1方块电阻测试仪方块电阻测试仪测试扩散方块电阻测试扩散方块电阻苏州电讯仪器厂苏州电讯仪器厂Sx1934Sx19341.4331.433电导率仪电导率仪监测纯水电导率监测纯水电导率上海雷磁仪器厂上海雷磁仪器厂待定待定0.250.25万用表万用表测试刻蚀后边缘电阻测试刻蚀后边缘电阻随意随意待定待定0.0150.015以上辅助设备最高价合计以上辅助设备最高价合计247.905247.905万，最低价合计万，最低价合

10、计135.605135.605万万 2.3去磷硅玻璃去磷硅玻璃3制减反膜制减反膜4.1背电极印刷背电极印刷4.2背场印刷背场印刷4.3正面电极印刷正面电极印刷5烧结烧结 清洗前检测(据厚度、 电阻率等分拣，分拣仪器)刻蚀结果检测(万用表)减反膜检测(椭偏仪)2.2刻蚀机刻蚀机3清洗结果检测(反射仪, 显微镜) 水质监测(电导率仪) 化学品称量(一般电子秤)1清洗机一套清洗机一套2.1扩散炉扩散炉2扩散结果检测(方块电阻测试仪) 环境监测(尘埃粒子计数器)6分选分选炉温测试仪 欧姆接触测试仪电池生产线所需设备浆料用量称量(高精度电子秤)4印刷印刷液氮和液氧储罐液氮和液氧储罐CF4储罐储罐硅烷氨气

11、储罐硅烷氨气储罐 + 硅烷燃烧塔硅烷燃烧塔净净 化化 隔隔 离离 工工 程程 返回首页1 车间环境要求 扩散要求最高，10000级，即每立方英尺中粒径0.5微米的粒子不超过10000个。（美国联邦标准209E，国际标准为ISO14644）。建议把车间所有工序净化等级设置为10000级。2 地区大气环境 （1）尘埃粒子与净化成本；空气循环送风。 （2）钠离子对半导体器件的危害 洛杉矶每立方大气中1013钠离子。 直径0.1微米的NaCl粒子，潮解后会扩展为直径50微米的圆面积，相当于64k存储器一半的面积。 钠等金属离子在硅材料中是有效的复合中心，它们会降低电池的电性能。钠离子的可移动性会降低组

12、件的寿命，是组件衰减过快。 洁净洁净室室室室级别级别 适用的工序适用的工序适用的工序适用的工序100100级级光刻光刻100-1000100-1000级级制版中精制版中精缩缩、显显影影1000010000级级芯片工芯片工艺艺中的氧化、中的氧化、扩扩散、金属化、清洗散、金属化、清洗10000-10000010000-100000级级中中测测、划片、划片100000100000级级组组装、装、压焊压焊100000100000级级以下以下封装以后的各工序封装以后的各工序操作人员（不同的工作服）不同行动发操作人员（不同的工作服）不同行动发尘量参考量尘量参考量0.50.5微米以上（个微米以上（个微米以上

13、（个微米以上（个/ /分，人）分，人）分，人）分，人）普通工作服普通工作服普通工作服普通工作服 防防防防尘尘服服服服白衣型白衣型白衣型白衣型全套型全套型全套型全套型起立起立33900033900011300011300055805580坐下坐下302003020011200011200074207420手腕上下手腕上下动动298000029800002980002980001860018600上体前屈上体前屈224000022400005380005380002420024200腕自由运腕自由运动动224000022400002980002980002060020600头头部上下左右运部上下左

14、右运动动6310006310001510001510001100011000上体扭上体扭动动8500008500002660002660001490014900屈身屈身312000031200006050006050003740037400脚脚动动280000028000008610008610004460044600步行步行29200002920000101000010100005600056000保持半导体车间洁净度的有效措施保持半导体车间洁净度的有效措施保持半导体车间洁净度的有效措施保持半导体车间洁净度的有效措施按重要性和可行性从高到底依次排列：按重要性和可行性从高到底依次排列：1 1

15、车间人员全部穿无尘服。车间人员全部穿无尘服。 2 2 所有车间设计为所有车间设计为1000010000级的净化级的净化; ;保持扩散烧结压强最大，其气体流向其他车间。保持扩散烧结压强最大，其气体流向其他车间。3 3 各工序之间的隔离，尤其保护扩散。可通过小窗传递硅片。各工序之间的隔离，尤其保护扩散。可通过小窗传递硅片。4 4 人员少走动，少串岗，尤其禁止闲杂人员进入扩散。人员少走动，少串岗，尤其禁止闲杂人员进入扩散。5 5 进入车间前不要吸烟（人吸烟后产生的粒子数目为非吸烟者的进入车间前不要吸烟（人吸烟后产生的粒子数目为非吸烟者的9090倍，倍，3030分钟后分钟后 降低为降低为1515倍）。

16、倍）。6 6 刷鞋器。刷鞋器。7 7 黏着性地板垫。黏着性地板垫。8 8 风淋。风淋。为延长高效过滤器的寿命，车间高度要按照设备高度适当建设。为延长高效过滤器的寿命，车间高度要按照设备高度适当建设。车间湿度和温度车间湿度和温度车间湿度和温度车间湿度和温度太阳能电池车间对湿度和温度没有特别严格的要求。太阳能电池车间对湿度和温度没有特别严格的要求。 1. 1. 只要车间是干净的，在日常的湿度条件下，尚未发现湿度对生产的影响。前提是车间没有对湿度有要求只要车间是干净的，在日常的湿度条件下，尚未发现湿度对生产的影响。前提是车间没有对湿度有要求的工艺。的工艺。 有些设备对湿度有要求，但是超过此要求并为发

17、现工艺有异常现象。可能是设备长期在高湿度条件下有些设备对湿度有要求，但是超过此要求并为发现工艺有异常现象。可能是设备长期在高湿度条件下运行有缩短寿命的可能。运行有缩短寿命的可能。 60%60%的湿度是最适合人生存的湿度。湿度如果太低，人体容易积累静电（上千伏），可能会对电池造的湿度是最适合人生存的湿度。湿度如果太低，人体容易积累静电（上千伏），可能会对电池造成损害。成损害。 2. 2. 印刷、分选对环境温度的要求。印刷、分选对环境温度的要求。 人对环境温度的要求。人对环境温度的要求。 做一个优秀的技术人员需要具备的东西：1 熟悉所用到的所有的化学品的物理化学性质。HF，H2SO4，双氧水，盐酸，氢氧化钠，酒精，异丙醇，三氯氧磷，去离子水，硅烷，氨气，四氟化碳2 尽可能掌握每个工序的细节（比如印刷）3 熟悉所用到的器具及材料的物理化学性质（比如片架（花篮）聚四氟乙烯，浆料）4 勤于思考，能发现新问题，解决新问题最好熟悉电池生产线中所有的东西。比如纯水制造，硅烷燃烧塔，酸气处理装置等。推荐几本书： 硅及其氧化物的电化学 太阳电池标准汇编 等离子体加工技术 微加工导论 从电驴下英文版 芯片制造 网版印刷技术 太阳电池及其应用张富鑫 半导体物理学 太阳能电池马丁格林 太阳电池材料谢 谢 观 看！