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太阳能电池制造工艺

一、硅太阳能电池工作原理

太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源。也是清

洁能源，不产生任何的环境污染。在太阳能的有效利用中；

大阳能光电利用是近些年来发展最快，最具活力的研究领

域，是其中最受瞩目的项目之一。

其工作原理是利用光电材料

吸收光能后发生内光电效应，

将光能转换为电能。根据所

用材料的不同，太阳能电池

可分为：硅基太阳能电池和

薄膜电池，本章主要讲硅基

太阳能电池。

二．太阳能电池的硅材料

通常的晶体硅太阳能电池是在厚度300～350μm的高

质量硅片上制成的，这种硅片从提拉或浇铸的硅锭上，将

单晶硅棒切成片，一般片厚约0.4～0.45毫米。硅片经过

切、抛、磨、清洗等工序，制成待加工的原料硅片。

太阳能硅的杂质浓度较高，一般要求5个9的纯度（

99.999％），比集成电路用的单晶硅（纯度要求7－8个9

）要求低得多。太阳能硅常用0.3~2Ω·cm的P型（100）单

晶硅片。

三、硅太阳能电池制造工艺

制造太阳电池片，首先要对经过清洗的硅片，在高温石

英管扩散炉对硅片表面作扩散掺杂，一般掺杂物为微量的

硼、磷、锑等。目的是在硅片上形成P/N结。然后采用丝网

印刷法，用精配好的银浆印在硅片上做成栅线，经过烧结，

同时制成背电极，并在有栅线的面涂覆减反射膜，单晶硅

太阳电池的单体片就制成了。单体片经过检测，即可按所

需要的规格组装成太阳电池组件（太阳电池板），用串联

和并联的方法构成一定的输出电压和电流。最后用框架和

装材料进行封装，组成各种大小不同太阳电池阵列。

硅太阳能电池制造工艺

硅太阳能电池制造工艺主要包括：

1.去除损伤层

2.表面绒面化

3.发射区扩散

4.边缘结刻蚀

5.PECDV沉积SiN

6.丝网印刷正背面电极浆料

7.共烧形成金属接触

8.电池片测试。

表面绒面化

由于硅片用P型（100）硅

片，可利用氢氧化钠溶液对单

晶硅片进行各向异性腐蚀的特

点来制备绒面。当各向异性因

子10时（所谓各向异性因子

就是（100）面与（111）面单

晶硅腐蚀速率之比），可以得

到整齐均匀的金字塔形的角锥

体组成的绒面。绒面具有受光

面积大，反射率低的特点。可

提高单晶硅太阳电池的短路电

流，从而提高太阳电池的光电

转换效。

发射区扩散

由于原始硅片采用P型硅，发射区扩散一般采用三

氯氧磷气体携带源方式，这个工艺的特点是生产高，

有利于降低成本。目前大型的太阳能厂家一般用8吋

硅片扩散炉、石英管口径达270mm，可以扩散

156×156（mm）的硅片。

由于石英管口径大，恒温区长，提高了扩散薄层

电阻均匀性；因为采用磷扩散，可以实现高浓度的掺

杂，有利于降低太阳电池的串联电阻Rs，从而了提高

太阳电池填充因子FF。

PECVD淀积SiN

多晶硅太阳电池广泛使用PECVD淀积SiN,由于PECVD

淀积SiN时,不光是生长SiN作为减反射膜,同时生成了大量的

原子氢,这些氢原子能对多晶硅片具有表面钝化和体钝化的双

重作用,可用于大批量生产高效多晶硅太阳电池,为上世纪末

多晶硅太阳电池的产量超过单晶硅太阳电池立下汗马功劳。

随着PECVD在多晶硅太阳电池成功,引起人们将PECVD用于

单晶硅太阳电池作表面钝化的愿望。

由于生成的氮化硅薄膜含有大量的氢,可以很好的钝化硅

中的表面悬挂键，从而提高了载流子迁移率，一般要提高

20%左右，同时由于SiN薄膜对单晶硅表面有非常明显的钝

化作用。

银桨、银铝桨、铝桨印刷过的硅片，通过烘干，使有机

溶剂完全挥发，膜层收缩成为固状物紧密粘附在硅片上，

这时，可视为金属电极材料层和硅片接触在一起。所谓共

烧工艺显然是采用银－硅的共晶温度，同时在几秒钟内单

晶硅原子溶入到金