太阳能电池工艺培训资料.ppt
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1、1,太阳能电池的概念,太阳能电池: 就是将太阳能转化为电能的半导体器件,2,太阳能电池工艺流程,制绒清洗,扩散,刻蚀,去PSG,PECVD,丝网印刷,烧结,测试分档,分选,包装,制绒和清洗,4,概 述,硅片表面处理的目的:,5,硅片表面的机械损伤层,6,制绒:表面织构化,单晶硅片表面的 金字塔状绒面,单晶硅片表面反射率,7,绒面腐蚀原理,利用低浓度碱溶液对晶体硅在不同晶体取向上具有不同腐蚀速率的各向异性腐蚀特性,在硅片表面腐蚀形成角锥体密布的表面形貌 ,就称为表面织构化。角锥体四面全是由111面包围形成。 反应式为: Si+2KOH+H2O K2SiO3 +2H2 ,8,绒面光学原理,制备绒面
2、的目的: 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。 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。,9,绒面光学原理,陷光原理图示:,10,影响绒面质量的关键因素,KOH浓度 异丙醇浓度 制绒槽内硅酸钾的累计量 制绒腐蚀的温度 制绒腐蚀时间的长短 槽体密封程度、异丙醇的挥发程度,11,化学清洗原理,HF去除硅片表面氧化层:,HCl去除硅片表面金属杂质: 盐酸具有酸和络合剂的双重作用,氯离子能与 Pt 2+、Au 3+、 Ag +、Cu +、Cd 2+、Hg 2+等金属离子形成可溶于水的络合物。,12,注意事项,扩
3、散,太阳电池制造的核心工序,14,扩散的目的:形成PN结,PN结太阳电池的心脏,15,三氯氧磷(POCl3)液态源扩散 喷涂磷酸水溶液后链式扩散 丝网印刷磷浆料后链式扩散 本公司目前采用的是第一种方法。,太阳电池磷扩散方法,16,磷扩散工艺过程,17,扩散装置示意图,18,POCl3磷扩散原理,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: 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:,19,在有氧气的存在时,POCl3热分解的反应式为: POCl3分解产生的P2O5淀积在硅片表面,P2O5与硅反应生成S
4、iO2和磷原子,并在硅片表面形成一层磷-硅玻璃,然后磷原子再向硅中进行扩散 。,POCl3磷扩散原理,20,由上面反应式可以看出,POCl3热分解时,如果没有外来的氧(O2)参与其分解是不充分的,生成的PCl5是不易分解的,并且对硅有腐蚀作用,破坏硅片的表面状态。但在有外来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又进一步与硅作用,生成SiO2和磷原子,由此可见,在磷扩散时,为了促使POCl3充分的分解和避免PCl5对硅片表面的腐蚀作用,必须在通氮气的同时通入一定流量的氧气 。,POCl3磷扩散原理,21,影响扩散的因素,管内气体中杂质源
5、的浓度 扩散温度 扩散时间,22,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。,扩散层薄层电阻及其测量,23,方块电阻的定义,考虑一块长为l、宽为a、厚为t的薄层如右图。如果该薄层材料的电阻率为,则该整个薄层的电阻为,当l=a(即为一个方块)时,R=/t。可见,(/t)代表一个方块的电阻,故称为方块电阻,特记为R= /t (/),刻蚀,25,湿法刻蚀原理: 利用HNO3和HF的混合液体对硅片表面进行腐蚀,去除边缘的N型硅,使得硅片的上下表面相互绝缘。,26,1)工序步骤 刻边碱洗 酸
6、洗(去PSG)吹干 2)用到药品:HNO3, HF, KOH 3) SPC:硅片各边的绝缘电阻1000欧姆 刻蚀宽度:0.5-1.5um 滚轮速度范围 0.51.5m/min (注:前清洗速度最好不要超过1.35m/min,速度过快,一方面硅片清洗或吹不干净,PECVD容易出现白点片;另一方面碎片高,有时碎片会堵住喷淋口,清洗后出现脏片) 4)去磷硅玻璃主要反应方程式 1: SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O 2: SiF4 + HF= H2SiF6,27,刻蚀中容易产生的问题及检测方法: 1.刻蚀不足:边缘漏电,并联电阻(Rsh)下降,严重可导致失效 检测方法:测绝缘电阻 2.
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