太阳能电池工艺过程

光伏培训之用

太阳能电池生产培训资料

光伏培训之用

什么是太阳能光伏技术 太阳是能量的天然来源。地球上每一个活着的生物之 所以具有发挥作用的能力,甚至于是它的生存，都是由于直 接或间接来自于太阳的能量。太阳能是一种辐射能，太阳能发电就意味着---要将太阳 光直接转换成电能，它必须借助于能量转换器才能转换成 为电能。这种把光能转换成为电能的能量转换器，就是太 阳能电池。 我们所生产的太阳能电池只要受到阳光或灯光的照射， 就能够把光能转变为电能，它的工作原理的基础是半导体 PN结的光生伏打效应。当太阳光或其他光照射半导体的PN 结时，就会在PN结的两边出现电压(光生电压),假如从 PN结两端引出回路，就会产生电流，太阳能电池就可以工 作了。

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太阳能电池在整个光伏产业链中的位置晶体硅太阳能光伏产业链主要包括： 硅提纯：如徐州中能，洛阳中硅等(最终产品是多晶原生料) 拉晶/铸锭切片：如河北晶龙，锦州阳光等(最终产品是硅片) 单/多晶电池：如南京中电，天威英利等(最终产品是电池) 组件封装：如常州天合，苏州阿特斯等(最终产品是组件) 系统工程：如宁波太阳能，南京开元等(最终产品是系统工程)

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晶体硅太阳能电池生产的工艺流程Solar Cell Manufacturing 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

Cleaning process 去PSG Cell testing& sorting 电池片测试 分筛 Printing& sintering 制作上下电 极及烧结 Antireflective coating 制做减反射 膜

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硅片表面化学腐蚀处理(一次清洗) 目的：去除硅片表面的杂质残留，制做能够减少表面太阳光反射的陷光结构。

原理 ：单晶：利用碱溶液对单晶硅各个晶面腐蚀速率的不同,在硅片表面形成类似“金字塔”状的绒面。 Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2 ↑

多晶：利用硝酸的强氧化性和氢氟酸的络合性，对硅进行氧化和络 合剥离，导致硅表面发生各向同性非均匀性腐蚀，从而形成类 似“凹陷坑”状的绒面。 Si + HNO3 → SiO2 + NOx ↑ + H2O SiO2 + 6HF → H2SiF6 + 2H2O

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硅片表面化学腐蚀处理(一次清洗) 绒面微观图

100X光学显微镜-单晶

100X金相显微镜-单晶

1000X电子扫描镜-单晶

1000X电子扫描镜-多晶

5000X电子扫描镜-多晶

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硅片表面化学腐蚀处理(一次清洗) 常见清洗不良品现象

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制PN结(扩散) 目的：在P型硅表面上渗透入很薄的一层磷，使前表面变成N型，使之成为一个PN结。

原理 ：POCl3液态源：通过气体携带POCL3分子进入扩散炉管，使之反应生 成磷沉淀在表层。磷在高温下渗透入硅片内部形成N区。

POCl3

液态源扩散原理图

扩散后硅片截面示意图

4POCL3 + 5O2 = 2P2O5 + 6Cl2↑ 2P2O5 + 5Si = 4P + 5SiO2

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制PN结(扩散) 扩散的动态演示

扩散的变化方向1.选择性发射极：在栅线覆盖区域进行重掺(方阻20左右),未覆 盖区域进行轻掺(方阻80左右)。 2.发射极浅结：降低表面方块电阻(方阻60以上),减少死层和体 内复合，提高电池短波相应能力。

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去边结 目的：去除硅片边缘的N型区域，将硅片内部的N层和P层隔离开，以达到 PN结的结构要求。

原理 ：干法刻蚀(等离子刻蚀):等离子刻蚀是采用高频辉光放电反应，

使反应气体激活成活性粒子，这些活性粒子与需要被刻蚀区域 的Si/SiO2发生反应，形成挥发性生成物而被去除。

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去边结 原理 ：湿法刻蚀(背腐蚀):利用HF-HNO3溶液，对硅片背表面和边缘进 行高速腐蚀，以达到去掉边缘层和消除背面绒面的作用。 Si + HNO3 → SiO2 + NOx ↑ + H2O SiO2 + 6HF → H2SiF6 + 2H2O 激光去边：利用激光束的高能量使硅熔化，在硅片背表面划槽， 用来隔断N层和P层，以达到分离的目的。

去边的发展方向：由于湿法刻蚀的优势比较明显，相对转换效率较高，因此以后 采用湿法刻蚀的厂家将会越来越多。

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去PSG(二次清洗) 目的：去除硅片表面的P-Si玻璃层(PSG),为加镀减反射膜做准备。 原理 ：利用HF和硅片表面的P-Si玻璃层反应，并使之络合剥离，以达到清洗的目的。HF + SiO2 → H2SiF6 + H2O

去PSG发展方向：相对来讲，二次清洗是比较简单的工艺，之后的发展应该会 如同RENA的设备一样，集成湿法刻蚀设备，从而缩减流程。

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镀减反射膜(PECVD) 目的：在硅片前表面均匀的镀上一层高效的减反射膜，并对mc-Si进行体钝化。

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。

直接式PECVD

间接式PECVD

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镀减反射膜(PECVD) 板式PECVD相关介绍此系统有三个腔体，分别是进料腔，反应腔(包括预热、沉积 和冷却三部分)和出料腔。各腔体直接有闸门阀隔开。

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镀减反射膜(PECVD) PECVD动态演示

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印刷和烧结 目的：在电池上下表面各印上电极图形，经烧结与硅片形成欧姆接触。

原理：银浆，铝浆印刷过的硅片，通过烘干有机溶剂完全挥发，膜层收缩成为固状物紧密粘附在硅片上，可视为金属电极材料层 和硅片接触在一起。当硅片投入烧结炉共烧时，金属材料融入 到硅里面，之后又几乎同时冷却形成再结晶层，也就是在金属 和晶体接触界面上生长出一层外延层，如

果外延层内杂质成份 相互合适，这就获得了欧姆接触。

印刷工艺流程：印刷背电极 → 烘干 →印刷背电场 → 烘干 →印刷正面栅线

烧结工艺流程：印刷完硅片 → 烘干 →升温 → 降温共晶 → 冷却