晶体硅太阳能电池片的生产流程

一、基本概念
1、制绒
制绒,是指处理硅片的一种工艺方法,利用硅的各向异性腐蚀特性,使用腐蚀液在硅片表面刻出类似于金字塔或者是蜂窝状的结构。制绒按硅原料的不同可分为单晶制绒与多晶制绒,按腐蚀液的酸碱性可分为酸制绒与碱制绒。
2、掺杂
掺杂就是使杂质进入晶片内部,并在晶片中的某区域以一定浓度分布,从而改变器件的电学性能,掺入的杂质可以是IIIA族和VA族的元素。利用掺杂技术,可以制作PN结、欧姆接触区以及电阻等各种器件。常用的掺杂技术有扩散和离子注入两种。
3、PN结
采用不同的掺杂工艺,通过扩散作用,将P型半导体与N型半导体制作在同一块半导体(通常是硅或锗)基片上,在它们的交界面就形成空间电荷区,又称PN结。PN结具有单向导电性。
4、等离子体刻蚀
等离子体刻蚀(也称干法刻蚀)是集成电路制造中的关键工艺之一,其目的是完整地将掩膜图形复制到硅片表面,其范围涵盖前端CMOS栅级(Gate)大小的控制,以及后端金属铝的刻蚀及Via和Trench的刻蚀。刻蚀的工艺水平直接影响最终产品质量及生产技术的先进性。
用户信息泄露5、PSG
PSG(Phospho Silicate Glass)是磷硅玻璃的意思,在太阳能电池片的扩散工艺后,硅片表面会形成一层PSG,必须去除。
6、PECVD
PECVD:(Plasma Enhance Chemical Vapour Deposition )等离子增强化学气象沉积,等离子体是由于物质分子热运动加剧,相互间的碰撞就会使气体分子产生电离,这样物质就会变成自由运动并由相互作用的正离子、电子和中性粒子组成的混合物。
二、晶体硅太阳能电池片的生产工艺与设备
生产电池片的工艺比较复杂,一般要经过硅片检测、表面制绒、扩散制PN结、刻蚀、镀减反射膜、金属化、和测试分选包装等主要步骤。
下面依序介绍晶体硅太阳能电池片生产的各项工艺与设备。
1、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。
目前通用的硅片检测设备分自动上下料、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。
2、表面制绒
晶体硅绒面的制备是利用硅的各向异性或同性腐蚀特性,在每平方厘米晶体硅表面形成几百万个角锥体或凹陷坑结构。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。
制绒按硅原料的不同分为单晶制绒与多晶制绒,按腐蚀液的酸碱性可分为酸制绒与碱制绒。单晶所使用的制绒方法为碱性制绒,多晶则为酸性制绒。
单晶“金字塔”绒面多晶绒坑
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。
3、扩散制PN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内,并通入适量的氧气,通过三氯氧磷和氧气进行反应,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结是太阳能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。
扩散时采用的是“背靠背”扩散方法,即两片硅片合在一起放入一个凹槽内部,这时只有上表面和边缘扩散上磷,同时,由于在扩散过程中氧的通入,在硅片表面形成一层二氧化硅,在高温下POCl3与O2分解为P原子,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。
4、刻蚀(干法刻蚀&湿法刻蚀&去磷硅玻璃)
由于在扩散过程中,即使采用背靠背扩散,硅片的所有表面包括边缘都将不可避免地扩散上磷。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。此短路通道等有效于降低并联电阻。因此,必须对太阳能电池周边的掺杂硅进行刻蚀,以去除电池边缘的PN结及表面的磷硅玻璃,通常采用的有两种方法,即干法刻蚀与湿法刻蚀。
山地单轨运输车(1)干法刻蚀:
医用呼叫器干法刻蚀即等离子体刻蚀,在低压状态下,反应气体CF4的母体分子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。活性反应基团由于扩散或者在电场作用下到达SiO2表面,在那里与被刻蚀材料表面发生化学反应,并形成挥发性的反应生成物脱离被刻蚀物质表面,被真空系统抽出腔体。
(2)湿法刻蚀:
利用HNO3和HF的混合液体对扩散后硅片下表面和边缘进行腐蚀,去除边缘的N型硅,使得硅片的上下表面相互绝缘。
(3)去磷硅玻璃
去PSG工艺用于太阳能电池片生产制造过程中,是通过化学腐蚀法也即把硅片放在溶液中浸泡,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。P2O5与Si反应又生成SiO2和磷原子,这样就在硅片表面形成一层含有磷元素的SiO2,称之为磷硅玻璃。
吸附树脂
去磷硅玻璃的设备一般由本体、清洗槽、伺服驱动系统、机械臂、电气控制系统和自动配酸系统等部分组成,主要动力源有、氮气、压缩空气、纯水,热排风和废水。能够溶解二氧化硅是因为与二氧化硅反应生成易挥发的四氟化硅气体。若过量,反应生成的四氟化硅会进一步与反应生成可溶性的络和物六氟硅酸。防护套
5、镀减反射膜
>超声波除垢

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