1、单晶硅光伏电池单晶硅光伏电池生产工艺简介生产工艺简介单晶硅电池制作的过程单晶硅电池制作的过程l多晶的生产l单晶硅制作l方片制作l电池片制作l电池组件封装l应用多晶硅的生产流程(西门子法)l石英砂在电炉中用碳还原(95-99%)SiO2+3C=SiC+2CO,2SiC+SiO2=3Si+2COl三氯氢硅的合成Si+3HCl=H2+SiH2Cl2l三氯氢硅的提纯用分镏法去除SiH2Cl2,SiCl4,杂质氯化物l用氢还原三氯氢硅SiHCl3+H2=Si+3HCl单晶硅的生产多晶多晶多晶多晶装料装料装料装料拉晶拉晶拉晶拉晶原生晶棒原生晶棒原生晶棒原生晶棒 多晶多晶多晶多晶装料装料装料装料方片的加工晶
2、棒切断晶棒切断晶棒切断晶棒切断测试片制作测试片制作测试片制作测试片制作品质测试品质测试品质测试品质测试线线线线切割切割切割切割方棒方棒方棒方棒加工加工加工加工滾园滾园滾园滾园线切割加工工艺电池片制作流程预清洗预清洗预清洗预清洗铝浆印刷铝浆印刷铝浆印刷铝浆印刷扩散扩散扩散扩散测试分选测试分选测试分选测试分选一次清洗一次清洗一次清洗一次清洗二次清洗二次清洗二次清洗二次清洗等等等等离子刻蚀离子刻蚀离子刻蚀离子刻蚀PECVDPECVD银铝浆印刷银铝浆印刷银铝浆印刷银铝浆印刷扩散扩散扩散扩散烘干烘干烘干烘干烘干烘干烘干烘干银浆印刷银浆印刷银浆印刷银浆印刷烧结烧结烧结烧结电池片结构示意背面铝电极背面铝电极
3、N型扩散层型扩散层P型硅片型硅片减反射膜减反射膜正面银电极正面银电极预清洗工艺原理利用清洗槽清洗硅片表面去除表面油渍，沾污，金属污染 清洗液：NaOH+表面活性剂+纯水加热，超声波一次清洗工艺原理l表面织构化减少阳光反射l应用单晶硅各向异性化学腐蚀的方法在(100)表面制作倒金字塔状的绒面结构Upside down Pyramid StructureNaOH表面倒金字塔结构应用单晶硅各向异性化学腐蚀的方法在(100)表面制作倒金字塔状的结构磷扩散POCl3+O25POCl3=3PCl5+P2O54PCl5+5O2=2P2O5+10Cl22P2O5+5Si=5SiO2+4P石英管硅片PN结形成P
4、型硅P型硅P型硅硅片表面磷扩散POC3气氛磷P型硅磷磷磷N型硅N型硅PN结硅片周边刻蚀扩散后的两片硅片扩散层周边刻蚀周边刻蚀后的硅片N型扩散层P型衬底PN结使用的气体：CF4+NH3等离子体（Plasma)气体被加热到几千度以上的高温后气体被加热到几千度以上的高温后,气体中原子被电离成正离子和电子气体中原子被电离成正离子和电子,这这种状态的物质称为等离子体。种状态的物质称为等离子体。其显著特征是具有高温、高流动性其显著特征是具有高温、高流动性,高高导电性和高能量性，极易与其它物质导电性和高能量性，极易与其它物质相互作用。相互作用。等离子体刻蚀示意等离子体刻蚀的工作原理l在低压下，反应气体在射频
5、功率的激发下，产生电离并形成等离子体，等离子体是由带电的电子和离子组成，反应腔体中的气体在电子的撞击下，除了转变成离子外，还能吸收能量并形成大量的活性基团（Radicals）l活性反应基团和被刻蚀物质表面形成化学反应并形成挥发性的反应生成物l反应生成物脱离被刻蚀物质表面，并被真空系统抽出腔体。二次清洗清洗目的：1.扩散过程中磷与二氧化硅反应成磷硅玻璃(PSG)P2O5+SiO2PSG2.扩散时产生的氧化硅膜3.周边刻蚀时产生硅的殘屑清洗溶液：HF腐蚀光的波动特性波长掁幅光程的概念光程差光程差n个波长同歩光程差(n1/2)个波长半波差光的叠加同步光叠加，掁幅相加光波相消光波光程差半波两个波相加后
6、掁幅抵消110!光在两介质面的反射和折射介质1介质2折射光反射光入射光介质面法线三种介质的情况出射光1d出射光2介质1介质2介质3两个出射光出现了光程差，光程差与介质2的厚度有关入射光 薄膜的减反射原理出射光1入射光出射光2空气薄膜硅材料通过控制薄膜的厚度d使两个出射光的光程差为半波差减反射膜的制备使用设备：等离子增强型化学汽相沉积(PECVD)化学过程SiH4+N2+NH3 Si3N4+H2工艺目的：1.沉积减反射膜，增强光的吸收2.表面钝化，减少表面活性，(passivation)管式PECVD工作原理利用射频在激发气体放电形管内成等离子体，生成高化学活性的反应物，使成膜反应在较低温度下进
7、行。(200-500)抽真空反应气体进入SiH4+N2+NH3RF电极制作过程背面铝浆印刷烘干背面银铝浆印刷烘干正面银浆印刷烧结为什么要烧结？印刷栅线印刷栅线减减反射膜反射膜减减反射膜厚反射膜厚度度70-80nm接触电阻大接触电阻大烧结曲线1.燃烧有机物阶段(300 C)2.升温阶段(20 C/s)3.峰值温度区间(920 C)4.降温阶段链式烧结炉N2吹冷排风链带清洗电池片加热灯管链带电池的测量和分选l对电池的的分选是组件制造的需要l太阳光照在地球表面的的平均功率为1000瓦/平方米l利用灯光模拟太阳光进行测量氙灯光伏电池的IV曲线短路电流短路电流Isc开路电压开路电压Voc最大功率最大功率Pmax光伏电池的转换效率=Pmax1000电池面积电池面积1平方米平方米100%定义：太阳电池的最大输出功率与照到电池上的总幅射能之比太阳电池的串联电阻Rs正面电极金属栅线电阻rmf正面金属半导体接触电阻rc1正面扩散层电阻rt基区体电阻rb背面金属半导体接触电阻rc2正面电极金属栅线电阻rmblRs=rmf+rt+rb+rmbl理论计算理论计算Rs约为约为4mlrc1,rc2与烧结工艺有关，（与烧结工艺有关，（105到几十欧姆之间）到几十欧姆之间）太阳电池的填充因子定义：FF=PmaxVoc*Isc电池片的封装组件如何提高电池的效率？
