晶硅太阳能电池制造工艺---工艺流程以及工序简介
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晶硅太阳能电池板的制作过程1、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。
2、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。
扩散一般用三氯氧磷液态源作为扩散源。
把P型硅片放在管式扩散炉的石英容器内,在850---900摄氏度高温下使用氮气将三氯氧磷带入石英容器,通过三氯氧磷和硅片进行反应,得到磷原子。
经过一定时间,磷原子从四周进入硅片的表面层,并且通过硅原子之间的空隙向硅片内部渗透扩散,形成了N型半导体和P型半导体的交界面,也就是PN结。
这种方法制出的PN结均匀性好,方块电阻的不均匀性小于百分之十,少子寿命可大于10ms。
制造PN结是太阳电池生产最基本也是最关键的工序。
因为正是PN结的形成,才使电子和空穴在流动后不再回到原处,这样就形成了电流,用导线将电流引出,就是直流电。
3、去磷硅玻璃该工艺用于太阳能电池片生产制造过程中,通过化学腐蚀法也即把硅片放在氢氟酸溶液中浸泡,使其产生化学反应生成可溶性的络和物六氟硅酸,以去除扩散制结后在硅片表面形成的一层磷硅玻璃。
在扩散过程中,POCL3与O2反应生成P2O5淀积在硅片表面。
单晶硅太阳能电池生产工艺的研究1单晶硅太阳能电池简介单晶硅太阳能电池是利用太阳光能发生光电效应的晶体硅片组成的太阳能电池,它的结构组成简单,具有体积小、重量轻、结构紧凑,被业界认为是最有前景的太阳能电池种类之一,是新型可再生能源的重要来源,具有广泛的应用前景。
2单晶硅太阳能电池的生产工艺由于单晶硅太阳能电池具有良好的转换效率和结构紧凑等优点,因此生产工艺也具有很多特点。
主要由装配、切片、组装、飞碟展开、光动力处理、银浴点焊、钻孔、清洗、检测、涂珐琅等十个主要工艺组成。
首先,装配晶硅片,这需要将晶硅片置于固定支架上,以方式与晶硅片粘附,以保证它们的在后续工艺过程中不受外界内容的影响。
其次,切片是将晶硅片分割为不同的片形,以便便于进行组装。
然后,组装晶片,这些晶片会铆接在半导体基板和铝基板上,形成具有特定尺寸和尺寸的单晶太阳能电池。
接着,是飞碟展开,通过这一工艺,更有效地增提细亏率,使最终产品体积最小,优化最终性能,满足用户需求。
接下来,光动力处理的工艺是提高元件的效率,以及缩小灰耀程度的必要步骤。
利用光动力处理技术可以加快元件的光学特性,提高电输出性能。
然后,进行银浴点焊是将头部连接搭接处衬金属电极,用以提升连接强度并导导。
紧接着,根据接线性能和要求在晶体基板上开孔,以将电流有效地引出来。
接着,清洗工艺,这是为了去除太阳能电池表面的灰尘和污迹,以确保最终产品不会受到影响。
最后,是涂珐琅工艺,主要是为了防止太阳能电池受湿、腐蚀和空气环境的影响。
珐琅屏障可以阻止气体、水分和有害物质的入侵,让太阳能电池的使用寿命变的更长久。
总结以上,单晶硅太阳能电池的生产过程需要经过多个细节工序,每一个细节都关系到最终产品的性能和使用的安全性,因此,生产单晶硅太阳能电池时要认真对待,确保最终的质量,以达到良好的使用效果。
目录一、晶硅太阳能电池工艺简介二、硅片来料检测项目及标准三、制绒四、扩散一、晶硅太阳能电池工艺简介晶体硅电池工艺分为单晶硅电池工艺和多晶硅电池工艺,它们大体上相同,最大的不同在于第一步的清洗制绒,工艺步骤如下:✓硅片清洗、制绒工艺(单晶硅用碱液制绒面,多晶硅用HF和HNO3混合酸制绒面)✓扩散工艺(企业中采用的是POCl3液态源扩散)✓边缘刻蚀工艺✓PECVD镀膜工艺✓丝网印刷工艺✓烧结测试工艺1、硅片清洗制绒目的:清洗是为了除去沾污在硅片上的各种杂质,包括油脂、金属离子、尘埃等;制绒是为了除去硅片表面的切割损伤层,同时得到合理的粗糙表面,减小光在表面的反射,增加光尤其是长波长光在硅片内传输路径,获得适合扩散制p-n结要求的硅表面。
2 扩散制p-n结PN结是太阳电池的核心部分,扩散的目的:在P型硅片的表面扩散进一薄层磷,以形成p-n 结,p-n结形成后,能在硅片内产生电场,当光照射到硅片上被吸收产生电子-空穴对时,电场能将电子-空穴对分开,产生电流。
3 刻蚀刻蚀有两个目的:一是去除硅片边缘的PN结,扩散过程中,硅片的外围表面导电类型都变成了n型。
此工序就是刻蚀硅片边缘,以使前表面与背表面的n型层隔断,防止电池做出来以后正负极出现短路。
二是去除扩散过程形成的磷硅玻璃。
4 PECVD镀膜PECVD镀膜的目的:太阳光照射到硅片表面被硅片吸收透射的同时,也会有很大一部分光从该面反射掉,虽然绒面可以减少光的反射,但是仍是有一部分光被反射掉,这就大大减少了太阳能的利用率,所以要在硅片表面接触阳光的一侧镀上一层减反射膜,这就大大减少了光的反射损失,增强了吸收光的强度,提高电池效率。
薄膜的其他功能:这层薄膜主要由蓝色的氮化硅组成,除了前面所说的减反射作用外,还能起到钝化的效果。
同时,致密的氮化硅不透潮气,具有极低的氧化速率,还可防止划伤。
5 丝网印刷目的:通过丝网印刷在太阳能电池的背面印刷背电场、背电极,正面印刷正电极,正面收集电子,背面电极利于焊接以及组件的制成,是硅片制成电池的重要环节。
晶硅太阳能电池生产工艺
硅太阳能电池制作主要分为两个过程,单晶硅和多晶硅原材料的生产和电池片的制作。
常规晶硅太阳电池组件中,硅片的成本约占55%~60%,太阳电池制片成本约占15%~18%,组件材料及制造成本占约25%~27%、。
图1是单晶硅和多晶硅的生产过程,多晶硅可以看作是单晶硅的材料。
多晶硅棒直接用浇注法形成,单晶硅一般采用直拉法和区域熔化提纯法。
熔铸多晶硅锭比提拉单晶硅锭的工艺简单,省去了昂贵的单晶拉制过程,也能用较低纯度的硅作投炉料,材料利用率高,电能消耗较省。
同时,多晶硅太阳电池的电性能和机械性能都与单晶硅太阳电池基本相似,而生产成本却低于单晶硅太阳电池,这也是目前多晶硅太阳能电池得到快速发展的因素。
图1单晶硅和多晶硅原材料的生产工艺
单晶硅与多晶硅形成以后,就是电池制片工艺。
其工艺流程图如图2所示。
图2 单晶硅与多晶硅电池制片工艺流程图
由于单晶硅和多晶硅在物理结构上不一样,制绒环节不同,单晶硅主要有酸碱腐蚀形成绒面,而多晶硅由于晶界、位错、微缺陷等,酸碱腐蚀得到绒面效果不佳,目前多用机械刻槽,利用V形刀在硅表面摩擦以形成规则的V形槽;反应离子刻蚀技术,在硅表面沉积一层镍铬层,然后用光刻技术在镍铬层上印出织构模型,接着就用反应离子刻蚀方法制备出表
面织构,在硅表面制备出圆柱状和锥状织构,制成绒面,费用极高。
晶硅太阳能电池组件生产的基本工艺流程Producing crystalline silicon solar panels involves several key steps in the manufacturing process. First, raw polysilicon material is refined and transformed into pure silicon crystal ingots through the Czochralski method. This involves melting the polysilicon in a crucible and slowly pulling a single crystal ingot out of the molten material, creating a high-purity silicon base for the solar cells.在晶硅太阳能电池组件的生产过程中,首先需要将原始多晶硅材料经过提炼和通过Czochralski方法转化为纯净的硅晶。
这包括将多晶硅在坩埚中熔化,然后慢慢地从熔融材料中拉出一个单晶铸锭,为太阳能电池提供高纯度的硅基材料。
Once the silicon ingots are ready, they are sliced into thin wafers using a wire saw or diamond blade. These silicon wafers undergo surface texturing through methods like acid etching or abrasive blasting to reduce reflection and improve light absorption. The next step involves diffusing dopants such as phosphorus and boron into the silicon wafer to create positive and negative regions necessaryfor the functioning of the solar cell.一旦硅铸锭准备好,就会使用金刚线锯或金刚石刀将其切割成薄片。
标准硅太阳能电池生产工艺流程一、硅片制备。
这可是基础中的基础哦。
咱得先有硅片呀,就像盖房子得先有砖头一样。
硅料经过拉晶的过程,就像变魔术似的,变成了一根根硅棒。
这硅棒呢,又要经过切片,把它切成一片片薄薄的硅片。
这切片可讲究了,要切得又薄又均匀,不然这电池性能可能就会受影响啦。
而且在这个过程中,对硅片的表面质量要求可高了,不能有太多瑕疵,就像女孩子挑衣服,一点点小毛病都不能忍呢。
二、制绒。
制绒这个步骤超有趣的。
硅片的表面要变得像绒绒的毯子一样,为啥要这样呢?这是为了减少光的反射呀。
光要是在硅片表面滑溜溜地就反射走了,那可不行,我们要让光尽可能多地被硅片吸收,就像让小水珠都渗进土里一样。
通过化学腐蚀的方法,硅片表面就出现了一个个小金字塔形状的绒面,光打在上面就像掉进了小陷阱,想跑都跑不掉啦,只能乖乖地被硅片吸收,然后转化成电能。
三、扩散。
扩散这个环节就像是给硅片注入魔法一样。
在这个过程中,要把一些杂质原子扩散到硅片里,一般是磷原子。
这些磷原子就像一个个小战士,进入硅片内部,改变硅片的电学性质。
这就使得硅片有了P - N结,这个P - N结可是硅太阳能电池的心脏哦。
它就像一个小阀门,控制着电子的流动方向,让电子只能按照我们想要的方向跑,这样才能顺利地把光能转化成电能,然后向外输出呢。
四、刻蚀。
刻蚀就像是给硅片做个小美容。
扩散完之后,硅片表面可能会有一些多余的杂质或者是不平整的地方,刻蚀就是把这些不好的东西去掉。
就像我们脸上长了痘痘,得把痘痘去掉才能有光滑的皮肤一样。
通过化学或者物理的方法,把那些不需要的部分去除掉,让硅片的表面更加干净整洁,这样电子在里面跑起来就更顺畅啦。
五、去磷硅玻璃。
这一步可不能少哦。
在扩散过程中会产生一种磷硅玻璃,它就像一层小薄膜一样盖在硅片上。
这层东西要是不除掉,会影响电池的性能呢。
所以要用特殊的溶液把它溶解掉,让硅片重新露出干净的表面,就像把蒙在眼睛上的布拿掉,让硅片能更好地工作。
1_太阳能电池片生产工艺流程太阳能电池片的生产工艺流程包括以下几个主要步骤:硅材料准备、单晶硅制备、多晶硅制备、硅片生产、太阳能电池片制备、电池片测试和封装。
第一步是硅材料的准备。
太阳能电池片大多使用硅材料制作,硅材料主要是以矽矿石加工得到的纯硅。
矽矿石一般经过破碎、乾燥、磁选等步骤处理,去除其中的杂质,纯化硅材料。
第二步是单晶硅的制备。
单晶硅是按照一定的方法和工艺条件,通过化学反应或者物理方法,使硅矿石中的硅原子重新排列制成,以获得纯度较高,晶体结构完整的硅材料。
单晶硅是最理想的太阳能电池材料。
第三步是多晶硅的制备。
多晶硅相对于单晶硅来说纯度较低,但是成本更低,因此在太阳能电池片的制作中也被广泛应用。
多晶硅的制备过程中,矽炉和硅棒是关键设备和原材料。
矽炉用来熔化硅材料,硅棒则是通过将熔化的硅材料钢水注入到硅棒中,并进行拉伸形成多晶硅棒。
第四步是硅片生产。
硅片是太阳能电池片的载体,其表面需要进行背面抛光和清洗处理,以去除杂质和氧化物。
然后将硅棒切割成一定大小的片块,再进一步进行酸洗和抛光处理,使其表面达到较高的光亮度。
同时,硅片的厚度也需要根据要求进行调整。
第五步是太阳能电池片的制备。
在这一步骤中,首先需要将硅片经过P型和N型的掺杂,形成P-N结。
接着,在硅片表面形成一层氧化硅,并在上面应用光刻和蚀刻技术,制作出电池的正负极。
然后,在硅片表面涂覆一层导电薄膜,并通过电镀或者物理气相沉积等方法制作电池的电极。
第六步是电池片的测试。
在这一步骤中,需要对生产出来的太阳能电池片进行各项性能测试,包括开路电压、短路电流、光电转换效率等指标的测量。
通过这些测试,可以确保电池片的质量和性能符合要求。
最后一步是电池片的封装。
在这一步骤中,需要将电池片与其他部件进行连接和封装,以形成太阳能电池模块。
这包括电池片的串连和并连,以及外部边框和玻璃罩等外包装的安装。
封装完成后,太阳能电池模块即可供日常使用。
总之,太阳能电池片的生产工艺流程包括硅材料准备、单晶硅制备、多晶硅制备、硅片生产、太阳能电池片制备、电池片测试和封装。
晶体硅生产的工艺流程详解硅材料是当前最重要的半导材料,目前常用的太阳能电池是硅电池。
单质硅是比较活泼的一种非金属元素,它能和96种稳定元素中的64种元素形成化合物。
硅的主要用途是取决于它的半导性。
晶体硅包括单晶硅和多晶硅,晶体硅的制备方法大致是先用碳还原SiO2成为Si,用HCl反应再提纯获得更高纯度多晶硅,单晶硅的制法通常是先制得多晶硅或无定形硅,然后用直拉法或悬浮区熔法从熔体中生长出棒状单晶硅。
硅的单晶体。
具有基本完整的点阵结构的晶体。
用于制造太阳能电池的多晶硅纯度要求达到99.9999%。
晶体硅生产一般工艺流程⑴ 清洗清洗的目的:1去除硅片表面的机械损伤层。
2对硅片的表面进行凹凸面(金字塔绒面)处理,增加光在太阳电池片表面的折射次数,利于太阳能电池片对光的吸收,以达到电池片对太阳能价值的最大利用率。
3清除表面硅酸钠、氧化物、油污以及金属离子杂质。
化学清理原理:HF去除硅片表面氧化层:HCl去除硅片表面金属杂质:盐酸具有酸和络合剂的双重作用,氯离子能与溶解片子表面可能沾污的杂质,铝、镁等活泼金属及其它氧化物。
但不能溶解铜、银、金等不活泼的金属以及二氧化硅等难溶物质。
安全提示:NaOH、HCl、HF都是强腐蚀性的化学药品,其固体颗粒、溶液、蒸汽会伤害到人的皮肤、眼睛、呼吸道,所以操作人员要按照规定穿戴防护服、防护面具、防护眼镜、长袖胶皮手套。
一旦有化学试剂伤害了员工的身体,马上用纯水冲洗30分钟,送医院就医。
⑵制绒制绒的目的:减少光的反射率,提高短路电流(Isc),最终提高电池的光电转换效率。
制绒的原理利用低浓度碱溶液对晶体硅在不同晶体取向上具有不同腐蚀速率的各向异性腐蚀特性,在硅片表面腐蚀形成角锥体密布的表面形貌,就称为表面织构化。
角锥体四面全是由〈111〉面包围形成。
反应为:Si+2NaOH+H2O →Na2SiO3 +2H2 ↑影响绒面的因素:NaOH浓度无水乙醇或异丙醇浓度制绒槽内硅酸钠的累计量制绒腐蚀的温度制绒腐蚀时间的长短槽体密封程度、乙醇或异丙醇的挥发程度⑶扩散扩散的目的:在p型晶体硅上进行N型扩散,形成PN结,它是半导体器件工作的“心脏”;扩散方法:1.三氯氧磷(POCl3)液态源扩散2.喷涂磷酸水溶液后链式扩散3.丝网印刷磷浆料后链式扩散POCl3磷扩散原理:1. POCl3在高温下(>600℃)分解生成五氯化磷(PCl5)和五氧化二磷(P2O5),其反应式如下:2.生成的P2O5在扩散温度下与硅反应,生成二氧化硅(SiO2)和磷原子,其反应式如下:3由上面反应式可以看出,POCl3热分解时,如果没有外来的氧(O2)参与其分解是不充分的,生成的PCl5是不易分解的,并且对硅有腐蚀作用,破坏硅片的表面状态。