光伏材料 考试 提纲.ppt

第六章：电池片制备工艺 基材选择 基体材料:单晶硅片或多晶硅片.基体材料是影响太阳电池效率的最主要因素，它不仅和材料种类有关，还受到材料性能的影响. 单晶硅有较好的品质，其中以FZ单晶硅最佳，CZ单晶硅次之 考虑到制造成本，多晶硅基板被广泛应用到太阳电池中 基板一般是使用掺杂后的掺杂半导体，即P型掺杂或N型掺杂半导体，通常P型参杂基板居多 制绒目的、意义 制绒方法 碱制绒腐蚀液： 方程式： 绒面质量影响因素有NaOH溶液浓度，异丙醇（乙醇）浓度，Na2SiO3浓度，腐蚀液温度及腐蚀时间 1、NaOH浓度影响（10Vol.%，80℃，30min） 2、异丙醇（乙醇）功用 晶体硅电池片制备流程 —扩散制p-n结 扩散制p-n结 杂质原子在固体中的扩散可看做扩散原子借助于空位或原子间隙在晶格中的原子运动。 晶体硅扩散制结使用的扩散杂质一般为B或P，所以扩散方式主要为空位扩散。 就两种扩散的快慢而论，一般认为间隙式扩散要比空位式扩散速度快，这可能与扩散运动需要克服的势垒有关。空位扩散杂质原子要转移到新的平衡位置所需要克服周围原子势垒的能量，比间隙扩散需要克服势垒大，所以空位扩散要慢 限定表面源扩散是指硅片表面具有一定的杂质源总量，再扩散过程中杂质含量不再变化， 因此，在扩散过程中随着扩散深度的增加，表面杂质浓度不断下降。 限定表面源扩散过程是首先在硅表面产生一层薄的杂质层，然后在进行扩散。该方法能够很好的控制扩散层的表面杂质浓度。 当扩散温度保持不变时，随着扩散时间的延长，表面杂质浓度不断降低，同时体内杂质浓度增加，从曲线上变现为斜率变小，曲线变得平坦 当扩散时间相同，而扩散温度不同时可以看到：较高的温度增大了杂质的扩散系数，加速了杂质的扩散，所以杂质表面浓度快速下降，同样，体内浓度增加较快，曲线变得平坦，曲线所包围面积也相等 由于总的杂质量不变，所以曲线所包围的面积相等 POCl3液态源磷扩散是利用纯净的氮气作为携源气体，流经盛装液态源的容器把杂质气体送入石英管中，在高温作用下发生热分解并与硅表面反应，还原出的杂质P原子向硅片内部扩散，完成P型硅的制结。 产物中PCl5没有参与循环反应，一部分磷原子损失掉了。 而且PCl5对硅有腐蚀作用，破坏硅片的表面状态。 然而在氧气的氛围中，会得到分解，大大提高了利用率，这也是实际扩散工艺中必须使用氧气的原因 。 清洗。工业生产中除了扩散炉外，还需要一个三氯乙烷（TCA）装置，该TCA主要是用来清洗石英管的。其原理是：TCA高温下氧化分解，产物氯气与石英管中重金属原子反应后被气体带走，而达到清洁石英管的目的。 具体清洗操作步骤如下：将石英管连接TCA装置，当炉温升到设定温度时通入氧气，接着打开TCA清洗石英管。清洗结束后，先关闭TCA，再停止通氧气。最后，断开TCA连接，接上扩散源。 对于新的或长时间没有使用的石英管可放入稀HF酸中清洗，然后在去离子水中冲洗，在进行TCA清洗。 饱和。如果不是连续生产的扩散炉，在使用的时候一般需要进行石英管、石英舟的饱和。这是因为在高温扩散过程中，石英管和石英舟也要吸收扩散源，使得管内硅片旁边的扩散源浓度降低，最终导致硅片扩散不均匀。 饱和的方法为：将石英舟推进石英管的恒温区，升高炉温至扩散温度时，设定流量通入小氮气和氧气使石英管饱和。饱和时间视情况而定，如果扩散炉放置时间较长，则饱和时间相应增加。 装送片。硅片一般有两种摆放方法，一是平行于扩散炉石英管的轴向，另外一种是垂直于石英管的轴向。通常情况下，垂直轴向使用的较多。 使用吸笔从硅片盒中取出硅片插入石英舟，硅片在石英舟中采用背靠背的排列方式 回温扩散。打开氧气通道，当温度升高到扩散温度时，打开小氮进行扩散。 小氮气的作用是携带扩散源进入石英管； 大氮气起到把小氮气带入的扩散源稀释并使管内扩散源分布均匀，同时在扩散前后起到保护作用； 氧气是反应气体，提高扩散源使用效率。 关源卸片。关闭小氮气和氧气，关闭加热电源。 由于石英管内扩散源处于高温并没有反应完全，而且管内氯气残留量较大易出现中毒危险，故不应该立即进行退舟。 等降温以后，将石英舟缓慢退至炉口，用舟叉取下扩散后的硅片进入下一环节。 在降温过程中要持续不断通入大氮气，而且随着温度的降低通入气体流量逐渐减小。 检测。扩散后的硅片要进行初步检测，主要包括结深、表面杂质浓度、方块电阻等。 在扩散环节中影响扩散效果的因素主要有：管内扩散源浓度、扩散温度和扩散时间。 杂质源浓度决定了扩散区磷杂质的浓度大小。 扩散时间和扩散温度对p-n结深影响较大。 等离子体刻蚀 SiNx:H简介 正常的SiNx的Si/N之比为0.75，即Si3N4。但是PECVD沉积氮化硅的