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单晶硅光伏电池生产工艺简介 单晶硅电池制作的过程 多晶的生产 单晶硅制作 方片制作 电池片制作 电池组件封装 应用 多晶硅的生产流程(西门子法) 石英砂在电炉中用碳还原(95-99%) SiO2+3C=SiC+2CO, 2SiC+SiO2=3Si+2CO 三氯氢硅的合成 Si+3HCl= H2 + SiH2Cl2 三氯氢硅的提纯 用分镏法去除SiH2Cl2, SiCl4, 杂质氯化物 用氢还原三氯氢硅 SiHCl3 +H2=Si+3HCl 单晶硅的生产 方片的加工 线切割加工工艺 电池片制作流程 电池片结构示意 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 表面织构化减少阳光反射 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 表面倒金字塔结构 磷扩散 PN结形成 硅片周边刻蚀 等离子体（Plasma) 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, 这 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,高 导电性和高能量性，极易与其它物质 相互作用。 等离子体刻蚀示意 等离子体刻蚀的工作原理 在低压下，反应气体在射频功率的激发下，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） 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 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+SiO2 PSG 2.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 光程的概念 光程差＝n个波长 光程差＝(n＋1/2)个波长 光的叠加 光波相消 光在两介质面的反射和折射 三种介质的情况 薄膜的减反射原理 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 电极制作过程 为什么要烧结？ 烧结曲线 链式烧结炉 电池的测量和分选 光伏电池的IV曲线 光伏电池的转换效率 η = 太阳电池的串联电阻Rs 太阳电池的填充因子 定义： FF= 电池片的封装组件 如何提高电池的效率？ 印刷栅线 减反射膜 减反射膜厚度70-80nm 接触电阻大 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 N2吹冷 排风 链带清洗 电池片 加热灯管 链带 对电池的的分选是组件制造的需要 太阳光照在地球表面的的平均功率为1000瓦/平方米 利用灯光模拟太阳光进行测量 氙灯 短路电流Isc 开路电压Voc 最大功率Pmax Pmax 1000 电池面积 1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 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rmb Rs=rmf++rt+rb++rmb 理论计算Rs约为4mΩ rc1 ,rc2与烧结工艺有关，（10－5到几十欧姆之间） * * 多晶装料 拉晶 原生晶棒 多晶装料 晶棒切断 测试片制作 品质测试 线切割 方棒加工 滾园 预清洗 铝浆印刷 扩散 测试分选 一次清洗 二次清洗 等离子刻蚀 PECVD 银铝浆印刷 扩散 烘干 烘干 银浆印刷 烧结 背面铝电极 N型扩散层 P型硅片 减反射膜 正面银电极 Upside down Pyramid Structure NaOH 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 POCl3 +O2 5POCl3=3PCl5+P2O5 4PCl5 +5O2=2P2O5+10Cl2 2P2O5+5Si=5SiO2+4P 石英管 硅片 P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 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 波长 掁幅 光程差 同歩 半波差 同步光叠加，掁幅相加 ＋ ＝ ＋ ＝ 光波光程差半波 两个波相加后掁幅抵消 1＋1＝0 ! 介质1 介质2 折射光 反射光 入射光 介质面 法线 出