太阳能电池生产工艺资料.ppt

单晶硅太阳能电池生产工艺 工艺流程及各环节工艺目的和原理 工艺流程 清洗制绒（超声波清洗→减薄→喷淋→绒面） →（喷淋→酸洗→喷淋→漂洗→喷淋→甩干）→扩散（合片→扩散→卸片） →刻蚀（叠片→上夹具→刻蚀→插片)→洗磷（去磷硅玻璃→喷淋→甩干）→PECVD →丝网印刷 [丝印1（背极）→丝印2（背场）→丝印3（栅极）]→烧结（试烧→批量烧结） 超声波清洗 机械切片以后会在硅片表面形成10—40微米的损伤层，且表面有油脂、松香、石蜡、金属离子等杂质。 工艺目的；主要是去除油脂、松香、石蜡等杂质。 工艺原理；超声振动使油珠滚落，物理去油。 条件；去离子水一定量，温度60—90℃，时间10—40min。 超声波清洗机 设备要求：稳定性 好，精确度高（温 度、时间），操作 方便（换水方便）。 减薄 工艺目的；去除表面损伤层和部分杂质。 工艺原理；利用硅在浓NaOH溶液中的各向同性腐蚀除去损伤层。 Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑ 工艺条件；生产常用NaOH溶液质量分数为20%左右，温度85±5℃，时间0.2—3min 具体据原始硅片的厚度和表面损伤情况而定。 绒面 目的；制作绒面，减少反射，提升硅片对光吸收效率。 原理；利用Si在稀NaOH溶液中的各向异性腐蚀，在硅片表面形成无数个3—6微米的金字塔结构，这样光照在硅片表面便会经过多次反射和折射，增加了对光的吸收。 条件；生产常用NaOH质量分数1%左右，Na2SiO3 1.5%—2%，乙醇或异丙醇每次约加200—400ml(50L混合液）。温度85±5℃,时间15—45min，具体工艺据硅片种类、减薄后厚度和上次生产情况而定。 质量目标：绒面后硅片表面颜色深灰无亮点、均匀、气泡印小，无篮脚印、白花等现象。400倍显微镜下大小符合标准，倒金字塔结构均匀。 酸洗 目的；去除硅片表面金属离子和绒面后的残留药液， 原理；主要利用的是酸碱中和反应。 条件；10%盐酸，时间10min 漂洗 目的；去除氧化层（SiO2）。 原理；SiO2+6HF=H2SiF6+2H2O 条件；HF溶液8%—10%，时间10min。 注★清洗工艺每个小环节之后，均需用去离子水将硅片冲洗干净，以免残留药液影响倒下个小环节的正常进行。 去离子水是指纯水，指的是将水中的强电解质去除并且将弱电解质去除到一定程度的水。其电阻率越大，电导率约小则级别越高。 清洗机 设备要求：稳定性好，精确度高，密闭性能好，有抽风装置，便于标准化生产，操作简单安全。 烘干 目的：烘干。 原理：热吹风（~75 ℃ ）去除硅片表面残留的水。 扩散 目的；形成PN结。 原理；（POCL3液态源高温扩散），POCL3在高温下经过一系列化学反应生成单质P，P在高温下扩散进入硅片表面，与本已经掺B的硅形成PN结。 4POCl3+3O2→2P2O5+6Cl2 2P2O5+5Si→5SiO2+4P 扩散工艺步骤及条件 进舟：速度230—280mm/min。 通大氮：时间5min， 流量27000±5000ml/min。 通小氮和氧气：时间35min，O2流量400±40ml/min，N2流量2400±40ml/min 通大氮和氧气：时间5min，流量27000±5000ml/min。 出舟：速度230—280mm/min。 温度：800℃—900℃ 质量目标：扩散后表面颜色均匀，方块电阻大小 一般在40±5欧姆之间. 扩散炉 设备要求： 精确度高 可准确控制反应管 的实际工艺温度 和气 流量。 用于长时间连续工作、 高精度、高稳定性、 自动控制。 48所三管扩散炉 刻蚀 目的；去除周边短路环。 原理：在辉光放电条件下，CF4和O2生成等离子体，交替对周边作用，使周边电阻增大。 CF4→C4++4F- O2→2O2- F+Si→SiF4 SiF4挥发性高，随即被抽走。 工艺条件：CF4︰O2=10︰1 板流：0.35—0.4A 板压：1.5—2KV 压强：80—120Pa 刻蚀时间：10—16min 质量目标;刻边电阻大于5KΩ，刻边宽度1—2mm间。 刻蚀过程的主要反应 放电过程 e-+CF4→CF3++F+2e e-+CF4→CF3+F+e- e-+CF3→CF2+F+e- O2+e-→2O+e- 腐蚀过程 Si+4F→SiF4↑ 3Si+4CF