晶体硅太阳电池制绒工艺解读
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晶体硅太阳能电池原理与制造工艺晶体硅太阳能电池原理与制造工艺1.硅太阳能电池丄作原理与结构太阳能电池发电的原理主要是半导体的光电效应一般的半导体主要结构如图1-1:图1-1 半导体主要结构正电荷表示硅原子负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子当硅晶体中掺入其他的杂质如硼、磷等当掺入硼时硅晶体中就会存在着一个空穴它的形成可以参照图1-2o图1-2 P型半导体正电荷表示硅原子负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子黃色表示掺入的硼原子因为硼原子周围只有3个电子所以就会产生如图1-2所示的蓝色的空穴这个空穴因为没有电子而变得很不稳定容易吸收电子而中和形成Ppositive型半导体。
同样掺入磷原子以后因为磷原子有五个电子所以就会有一个电子变得非常活跃形成Nnegative型半导体。
黄色的为磷原子核红色的为多余的电子。
如图1-3所示。
图1-3 '型半导体正电荷表示硅原子负电荷表示圉绕在硅原子旁边的四个电子黃色表示掺入的磷原子当P型和'型半导体结合在一起时在两种半导体的交界面区域里会形成一个特殊的薄层界面的P型一侧带负电'型一侧带正电。
这是由于P型半导体多空穴X型半导体多自由电子出现了浓度差。
N区的电子会扩散到PP的“内电场”从而阻止扩区P区的空穴会扩散到N区一旦扩散就形成了一个由N指向散进行如图1-4所示。
达到平衡后就形成了这样一个特殊的薄层形成电势差这就是P\结。
图1-4内电场的形成当晶片受光后PN结中N型半导体的空穴往P 型区移动而P型区中的电子往X型区移动从而形成从X型区到P型区的电流。
然后在P\结中形成电势差这就形成了电源。
如图1-5所示图1 -5硅太阳电池结构示意图由于半导体结后如果在半导体中流动电阻非常大损耗也就非常不是电的良导体电子在通过pn大。
但如果在上层全部涂上金属阳光就不能通过电流就不能产生因此一般用金属网格覆盖p-n结如图1-6梳状电极以增加入射光的面积。
图1-6梳状电极及SiO2保护膜另外硅表面非常光亮会反射掉大量的太阳光不能被电池利用。
晶体硅太阳能电池生产工艺流程图电池片工艺流程说明:(1)清洗、制绒:首先用化学碱(或酸)腐蚀硅片,以去除硅片表面机械损伤层,并进行硅片表面织构化,形成金字塔结构的绒面从而减少光反射。
现在常用的硅片的厚度在 180 μm 左右。
去除硅片表面损伤层是太阳能电池制造的第一道常规工序。
(2)甩干:清洗后的硅片使用离心甩干机进行甩干。
(3)扩散、刻蚀:多数厂家都选用 P型硅片来制作太阳能电池,一般用 POCl3液态源作为扩散源。
扩散设备可用横向石英管或链式扩散炉,进行磷扩散形成 P-N结。
扩散的最高温度可达到 850- 900℃。
这种方法制出的 PN结均匀性好,方块电阻的不均匀性小于 10%,少子寿命大于 10 微秒。
扩散过程遵从如下反应式:4POCl3+3O2(过量)→ 2P2O5+2Cl 2(气) 2P2O5+5Si → 5SiO2 + 4P 腐蚀磷硅玻璃和等离子刻蚀边缘电流通路,用化学方法除去扩散生成的副产物。
SiO2与HF生成可溶于水的 SiF 62-,从而使硅表面的磷硅玻璃(掺 P2O5的SiO2)溶解,化学反应为:SiO2+6HF → H2(SiF 6)+ 2HO(4) 减反射膜沉积:采用等离子体增强型化学气相沉积(PECVD: Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)技术在电池表面沉积一层氮化硅减反射膜,不仅可以减少光的反射,而且由于在制备SiNx 减反射膜过程中有大量的氢原子进入,因此也起到了很好的表面钝化和体钝化的效果。
这是因为对于具有大量晶界的多晶硅材料而言,晶界的悬挂键被饱和,降低了复合中心的原因。
由于表面钝化和体钝化作用明显,就可以降低对制作太阳能电池材料的要求。
由于增强了对光的吸收,氢原子对太阳能电池起到很好的表面和体内钝化作用,从而提高了电池的短路电流和开路电压。
(5)印刷、烧结:为了从电池上获取电流,一般在电池的正、背两面制作电极。
单晶硅制绒原理介绍单晶硅制绒是一种常用的制备技术,用于制备具有高质量表面的材料。
本文将详细介绍单晶硅制绒的原理及其相关的工艺流程和应用。
原理单晶硅制绒是通过晶体生长技术在硅基底上制备一层高质量的薄膜。
其原理主要包括以下几个方面:1.晶体生长:在制备单晶硅制绒时,首先需要选择适合的基底材料,通常选择硅基底。
然后,在基底上进行晶体生长,通常采用化学气相沉积(CVD)技术。
CVD技术通过将气相材料在高温条件下加热,使其分解并在基底上生成薄膜。
2.控制晶体方位:在单晶硅制绒中,晶体方位的控制是非常重要的。
晶体的方位决定了其物理和化学性质。
为了控制晶体方位,可以通过在基底上引入一层缓冲层,促使晶体在特定方位生长。
3.制备薄膜:通过晶体生长技术,可以在基底上制备一层薄膜。
这层薄膜通常具有高度的结晶度和平整度,能够提供良好的表面质量和机械性能。
工艺流程单晶硅制绒的工艺流程通常包括以下几个步骤:1.基底准备:选择适合的基底材料,并进行表面处理。
通常,基底会经过清洗、打磨和去除氧化层等工艺步骤,以保证基底的纯净性和平整度。
2.缓冲层生长:为了控制晶体的方位,常常需要生长一层缓冲层。
这层缓冲层通常由非晶态或微晶态硅材料组成,可以通过物理气相沉积(PVD)或化学气相沉积(CVD)等技术实现。
3.单晶硅生长:在缓冲层的基础上,进行单晶硅的生长。
通常,采用低温等离子体增强化学气相沉积(PECVD)或金属有机化学气相沉积(MOCVD)等技术进行生长。
这些技术可以提供较高的晶体质量和较高的生长速度。
4.表面处理:在单晶硅制绒后,通常需要进行一些表面处理,以提高薄膜的质量。
常用的表面处理方法包括化学机械抛光(CMP)、湿法腐蚀和离子注入等。
应用单晶硅制绒广泛应用于半导体器件、太阳能电池、显示器件等领域。
其应用主要包括以下几个方面:1.半导体器件:单晶硅制绒在半导体器件制造中起到重要作用。
通过控制晶体的方位和表面质量,可以提高器件的性能和可靠性。