光伏电池---硅片的刻蚀
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太阳能电池片的生产工艺流程分为硅片检测——表面制绒——扩散制结——去磷硅玻璃——等离子刻蚀——镀减反射膜——丝网印刷——快速烧结等。
具体介绍如下:一、硅片检测硅片是太阳能电池片的载体,硅片质量的好坏直接决定了太阳能电池片转换效率的高低,因此需要对来料硅片进行检测。
该工序主要用来对硅片的一些技术参数进行在线测量,这些参数主要包括硅片表面不平整度、少子寿命、电阻率、P/N型和微裂纹等。
该组设备分自动上下料、硅片传输、系统整合部分和四个检测模块。
其中,光伏硅片检测仪对硅片表面不平整度进行检测,同时检测硅片的尺寸和对角线等外观参数;微裂纹检测模块用来检测硅片的内部微裂纹;另外还有两个检测模组,其中一个在线测试模组主要测试硅片体电阻率和硅片类型,另一个模块用于检测硅片的少子寿命。
在进行少子寿命和电阻率检测之前,需要先对硅片的对角线、微裂纹进行检测,并自动剔除破损硅片。
硅片检测设备能够自动装片和卸片,并且能够将不合格品放到固定位置,从而提高检测精度和效率。
二、表面制绒单晶硅绒面的制备是利用硅的各向异性腐蚀,在每平方厘米硅表面形成几百万个四面方锥体也即金字塔结构。
由于入射光在表面的多次反射和折射,增加了光的吸收,提高了电池的短路电流和转换效率。
硅的各向异性腐蚀液通常用热的碱性溶液,可用的碱有氢氧化钠,氢氧化钾、氢氧化锂和乙二胺等。
大多使用廉价的浓度约为1%的氢氧化钠稀溶液来制备绒面硅,腐蚀温度为70-85℃。
为了获得均匀的绒面,还应在溶液中酌量添加醇类如乙醇和异丙醇等作为络合剂,以加快硅的腐蚀。
制备绒面前,硅片须先进行初步表面腐蚀,用碱性或酸性腐蚀液蚀去约20~25μm,在腐蚀绒面后,进行一般的化学清洗。
经过表面准备的硅片都不宜在水中久存,以防沾污,应尽快扩散制结。
三、扩散制结太阳能电池需要一个大面积的PN结以实现光能到电能的转换,而扩散炉即为制造太阳能电池PN结的专用设备。
管式扩散炉主要由石英舟的上下载部分、废气室、炉体部分和气柜部分等四大部分组成。
太阳能刻蚀篇HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】太阳能电池片科普系列——刻蚀篇来源:北极星太阳能光伏网(独家)作者:陈雪松2017/11/22 11:31:21关键词::扩散过后的下一个工序是刻蚀,由于扩散采用背靠背扩散,硅片的边缘没有遮挡也被扩散上磷(边缘导通状态),PN结的正面所收集到的光生电子会沿着边缘扩散有磷的区域流到PN结的背面,而造成短路,太阳能电池片会因此失效。
同时此短路通道等效于降低并联电阻。
另外由于在扩散过程中氧的通入,硅片表面会形成一层二氧化硅,在扩散炉高温的作用下POCl3与O2形成的P2O5,部分P原子进入Si取代部分晶格上的Si原子形成n型半导体,部分则留在了SiO2中形成PSG (磷硅玻璃)。
1、磷硅玻璃会使得电池片在空气中表面容易受潮,导致电流和功率的衰减;2、死层增加了发射区电子的复合,以致少子寿命的降低,进而降低了Voc和Isc;3、磷硅玻璃会使得PECVD后产生色差。
一、刻蚀的原理工艺流程:上片→蚀刻槽(H2SO4 HNO3 HF)→水洗→碱槽(KOH)→水洗→HF槽→水洗→下片刻蚀槽HNO3和HF的混合液体会对扩散后硅片的下表面及边缘进行腐蚀,以去除边缘的N型硅,打破硅片表面短路通路。
因此刻蚀对于液位高度的控制需要特别精确。
反应方程式:3Si + 4HNO3+18HF =3H2 [SiF6] + 4NO2 + 8H2O 去PSG磷硅玻璃的原理方程式:SiO2+4HF=SiF4+2H2OSiF4+2HF=H2[SiF6]SiO2+ 6HF=H2[SiF6]+2H2O当电池片从HF槽出来后,可观察其表面脱水情况,如果脱水效果良好,则代表磷硅玻璃已去除较干净;如果表面水珠较多,则代表磷硅玻璃未被去除干净,可添加适量HF到HF槽中。
二、刻蚀工序工艺指标管控当电池片经过刻蚀机台出来时,首先检查硅片表面,绒面是否明显斑迹,是否有药液残留。
晶体硅太阳能电池生产线刻蚀工序介绍一、刻蚀工序基本作用目前常规太阳电池的生产流程如下:刻蚀作为太阳电池生产中的第三道工序,其主要作用是去除扩散后硅片四周的N型硅,防止漏电。
刻蚀一般情况下和去PSG联系在一起,去PSG 顾名思义,其作用是去掉扩散前的磷硅玻璃。
反应方程式如下:SiO2+6HF=H2SiF6+2H2O 具体的刻蚀示意图如下:二、刻蚀的基本分类以及一般工艺流程目前,晶体硅太阳电池一般采用干法和湿法两种刻蚀方法。
下面我们分开介绍两种刻蚀方法的差别:1)干法刻蚀干法刻蚀夜叫等离子刻蚀。
即采用等离子体轰击的方法进行的刻蚀。
随着温度的升高,一般物质依次表现为固体、液体和气体。
它们统称为物质的三态。
如果温度升高到10e4K甚至10e5K,分子间和原子间的运动十分剧烈,彼此间已难以束缚,原子中的电子因具有相当大的动能而摆脱原子核对它的束缚,成为自由电子,原子失去电子变成带正电的离子。
这样,物质就变成了一团由电子和带正电的的离子组成的混合物。
这种混合物叫等离子体。
它可以称为物质的第四态。
等离子产生一般有三种方法:(1)驿电耦合出)感陛瑞合(C)电磁波耦合具体到太阳能电池中,等离子刻蚀是采用高频辉光放电反应,即采用感应耦合的方式使反应气体激活成活性粒子,如原子或游离基,这些活性粒子扩散到需刻蚀的部位,在那里与被刻蚀材料进行反应,形成挥发性生成物而被去除。
它的优势在于快速的刻蚀速率同时可获得良好的物理形貌(这是各向同性反应)。
下图为干法刻蚀的示意图:干法刻蚀具体的工艺过程如下:首先,母体分子CF4在高能量的电子的碰撞作用下分解成多种中性基团或离子,即CF4-CF3, CF2, CF, F, C以及它们的离子。
其次,这些活性粒子由于扩散或者在电场作用下到达SiO2表面,并在表面上发生化学反应(掺入O2,提高刻蚀速率)。
具体的反应过程可参考下图:在实际的太阳能电池的生产过程中,干法刻蚀中影响因素主要是CF4, O2的 流量,辉光时间,辉光功率。
太阳能电池片科普系列——刻蚀篇来源:北极星太阳能光伏网(独家)作者:陈雪松2017/11/22 11:31:21关键词::扩散过后的下一个工序是刻蚀,由于扩散采用背靠背扩散,硅片的边缘没有遮挡也被扩散上磷(边缘导通状态),PN结的正面所收集到的光生电子会沿着边缘扩散有磷的区域流到PN结的背面,而造成短路,太阳能电池片会因此失效。
同时此短路通道等效于降低并联电阻。
另外由于在扩散过程中氧的通入,硅片表面会形成一层二氧化硅,在扩散炉高温的作用下POCl3与O2形成的P2O5,部分P原子进入Si取代部分晶格上的Si原子形成n型半导体,部分则留在了SiO2中形成PSG(磷硅玻璃)。
1、磷硅玻璃会使得电池片在空气中表面容易受潮,导致电流和功率的衰减;2、死层增加了发射区电子的复合,以致少子寿命的降低,进而降低了Voc和Isc;3、磷硅玻璃会使得PECVD后产生色差。
一、刻蚀的原理工艺流程:上片→蚀刻槽(H2SO4 HNO3 HF)→水洗→碱槽(KOH)→水洗→HF槽→水洗→下片刻蚀槽HNO3和HF的混合液体会对扩散后硅片的下表面及边缘进行腐蚀,以去除边缘的N型硅,打破硅片表面短路通路。
因此刻蚀对于液位高度的控制需要特别精确。
反应方程式:3Si + 4HNO3+18HF =3H2 [SiF6] + 4NO2 + 8H2O去PSG磷硅玻璃的原理方程式:SiO2+4HF=SiF4+2H2OSiF4+2HF=H2[SiF6]SiO2+ 6HF=H2[SiF6]+2H2O当电池片从HF槽出来后,可观察其表面脱水情况,如果脱水效果良好,则代表磷硅玻璃已去除较干净;如果表面水珠较多,则代表磷硅玻璃未被去除干净,可添加适量HF到HF 槽中。
二、刻蚀工序工艺指标管控当电池片经过刻蚀机台出来时,首先检查硅片表面,绒面是否明显斑迹,是否有药液残留。
该工序一般要求面腐蚀深度控制在~μm范围内,同时硅片表面刻蚀宽度不超过2mm, 刻蚀边缘绝缘电阻大于1K欧姆。