0-1電池生產工藝

1、0-1電池生產工藝0-1電池生產工藝光伏行業(yè)產業(yè)鏈光伏行業(yè)產業(yè)鏈光伏行業(yè)產業(yè)鏈光伏行業(yè)產業(yè)鏈中國的光伏行業(yè)產業(yè)鏈中國的光伏行業(yè)產業(yè)鏈中國的光伏行業(yè)產業(yè)鏈中國的光伏行業(yè)產業(yè)鏈2022/9/21zhoumj10052022/9/21zhoumj1005hotmail.co2022/9/21zhoumj10052022/9/21zhoumj1005hotmail.co2022/9/21zhoumj10052022/9/21zhoumj1005hotmail.co原料2022/9/21zhoumj1005原料2022/9/21zhoumj1005hotmail.硅提純-廢料回收程序2022/9/21z

2、houmj1005硅提純-廢料回收程序2022/9/21zhoumj10052022/9/21zhoumj1005 硅材料2022/9/21zhoumj1005hotmail.co2022/9/21zhoumj1005單晶硅硅棒CZ法FZ法多晶硅硅錠澆鑄熱交換法及（HEM）布里曼法（Bridgeman）電磁鑄錠法 生產方法2022/9/21zhoumj1005hotmail.co單晶和多晶硅錠的生長方法比較總體來說，單晶和多晶硅錠的生長方法各有所長，單晶的轉換效率高，但產能低、能耗大；多晶的轉換效率相對較低，但能耗低、產能大，適合于規(guī)模化生產。單晶的FZ及CZ方法與多晶定向凝固生長方法的比較如

3、下表所示。2022/9/21zhoumj1005單晶和多晶硅錠的生長方法比較總體來說，單晶和多晶硅錠的生長方2022/9/21zhoumj10052022/9/21zhoumj1005hotmail.co拉棒-生長爐2022/9/21zhoumj1005拉棒-生長爐2022/9/21zhoumj1005hotm拉棒-長晶過程2022/9/21zhoumj1005拉棒-長晶過程2022/9/21zhoumj1005hot鑄錠將硅原料放入去處不純物的融池內進行融鑄,待冷卻后形成安定狀態(tài)的多結晶柱體,我們稱之為鑄錠。2022/9/21zhoumj1005鑄錠將硅原料放入去處不純物的融池內進行融鑄,待

4、冷卻后形成安定硅錠2022/9/21zhoumj1005硅錠2022/9/21zhoumj1005hotmail.2022/9/21zhoumj1005 多晶硅硅錠2022/9/21zhoumj1005hotmail.co鑄錠設備供應商2022/9/21zhoumj1005鑄錠設備供應商2022/9/21zhoumj1005hot破錠2022/9/21zhoumj1005破錠2022/9/21zhoumj1005hotmail.2022/9/21zhoumj1005 硅片切割2022/9/21zhoumj1005hotmail.co硅片生產-單晶2022/9/21zhoumj1005硅片生產-

5、單晶2022/9/21zhoumj1005hot2022/9/21zhoumj1005 多晶硅硅片加工工藝流程2022/9/21zhoumj1005hotmail.co硅片生產多晶2022/9/21zhoumj1005硅片生產多晶2022/9/21zhoumj1005hot硅片目前晶體硅太陽電池硅片分為單晶硅硅片和多晶硅硅片。單晶硅主要是125125mm。多晶硅主要是125125mm和156156mm兩種規(guī)格。2022/9/21zhoumj1005硅片目前晶體硅太陽電池硅片分為單晶硅硅片和多晶硅硅片。2022022/9/21zhoumj1005 單晶硅硅片2022/9/21zhoumj1005

6、hotmail.co2022/9/21zhoumj1005 多晶硅硅片2022/9/21zhoumj1005hotmail.co外觀區(qū)別多晶硅硅片相對于單晶硅硅片，有明顯的多晶特性，表面有一個個晶粒形狀，而單晶硅硅片表面顏色一致。單晶硅硅片因為使用硅棒原因，四角有圓形大倒角，而多晶硅硅片一般采用小倒角。2022/9/21zhoumj1005外觀區(qū)別2022/9/21zhoumj1005hotmai硅片生產-檢測2022/9/21zhoumj1005硅片生產-檢測2022/9/21zhoumj1005hot2022/9/21zhoumj10052022/9/21zhoumj1005hotmail

7、.co 晶體硅太陽電池生產的工藝流程電池 晶體硅太陽電池生產的工藝流程電池在硅片的切割生產過程中會形成厚度達10微米左右的損傷層，且可能引入一些金屬雜質和油污。如果損傷層去除不足，殘余缺陷在后續(xù)的高溫處理過程中向硅片深處繼續(xù)延伸，會影響到太陽電池的性能。 晶體化學表面處理（清洗制絨）電池在硅片的切割生產過程中會形成厚度達10微米左右的損傷層，且可電池 清洗的目的：清除硅片表面的機械損傷層；清除表面油污和金屬雜質；形成起伏不平的絨面，減小太陽光的反射。 晶體化學表面處理（清洗制絨）電池 晶體化學表面處理（清洗制絨）2022/9/21zhoumj10052022/9/21zhoumj1005hot

8、mail.co單晶硅片的清洗采用堿液腐蝕的技術，堿液與硅反應生成可溶于水的化合物，同時在表面形成“金字塔”狀的絨面結構。多晶硅片的清洗則采用酸液腐蝕技術，酸液與硅反應生成可溶于水的化合物，同時形成的絨面結構是不規(guī)則的半球形或者蚯蚓狀的“凹陷”。 晶體化學表面處理（清洗制絨）電池單晶硅片的清洗采用堿液腐蝕的技術，堿液與硅反應生成可溶于水的由于絨面結構的存在，入射光經絨面第一次反射后，反射光并非直接入射到空氣中，而是遇到鄰近絨面，經過鄰近絨面的第二次甚至第三次反射后，才入射到空氣中，這樣對入射光就有了多次利用，從而減小了反射率。表面沒有絨面結構的硅片對入射光的反射率大于30%，有絨面結構的硅片對入

9、射光的反射率減小到了12%左右。 晶體化學表面處理（清洗制絨）電池由于絨面結構的存在，入射光經絨面第一次反射后，反射光并非直接堿制絨1）工序步驟 制絨（堿洗）酸洗（HCL，HF） 慢提烘干2）spc 5-14微米3）日常物品：KOH，HF，HCL堿制絨1）工序步驟酸制絨1）工序步驟制絨堿洗（去多孔硅，中和酸） 酸洗吹干2）SPC 4-6微米 3）常用物品：HNO3，HF，HCL酸制絨工藝衛(wèi)生制絨工序最忌諱的就是污染 去離子水 金屬離子(Fe,Au,Mg,Ca) 槽蓋,花籃 硅片接觸物 油污 ,手指印 工藝衛(wèi)生制絨工序最忌諱的就是污染 清洗設備電池 清洗設備電池 磷擴散電池 磷擴散電池電池 把p

10、型硅片放在一個石英容器內，同時將含磷的氣體通入這個石英容器內，并將此石英容器加熱到一定的溫度，這時施主雜質磷可從化合物中分解出來，在容器內充滿著含磷的蒸汽，在硅片周圍包圍著許許多多的含磷的分子。磷化合物分子附著到硅片上生成磷原子。由于硅片的原子之間存在空隙，使磷原子能從四周進入硅片的表面層，并且通過硅原子之間的空隙向硅片內部滲透擴散。 如果擴散進去的磷原子濃度高于p型硅片原來受主雜質濃度，就使得p型硅片靠近表面的薄層轉變成為n型。n型硅和p型硅交界處就形成了pn結。 磷擴散原理電池 把p型硅片放在一個石英容器內，同時將含磷電池 磷擴散的目的：制備太陽電池的核心pn結；吸除硅片內部的部分金屬雜質

11、。 磷擴散電池 磷擴散的目的： 磷擴散電池 磷擴散的方法三氯氧磷（POCl3）液態(tài)源擴散 噴涂磷酸水溶液后鏈式擴散 絲網印刷磷漿料后鏈式擴散 目前行業(yè)上普遍采用第一種方法，這種方法具有生產效率較高，得到的pn結均勻、平整和擴散層表面良好等優(yōu)點，非常適合制作大面積的太陽電池。 磷擴散電池 磷擴散的方法 磷擴散三氯氧磷（POCl3）液態(tài)源擴散POCl3是目前磷擴散用得較多的一種雜質源無色透明液體，具有刺激性氣味。如果純度不高則呈紅黃色。比重為1.67，熔點2，沸點107，在潮濕空氣中發(fā)煙。POCl3很容易發(fā)生水解，POCl3極易揮發(fā)。三氯氧磷（POCl3）液態(tài)源擴散POCl3是目前磷擴散用得較PO

12、Cl3磷擴散原理POCl3在高溫下（600）分解生成五氯化磷（PCl5）和五氧化二磷（P2O5），其反應式如下：POCl3磷擴散原理POCl3磷擴散原理在有外來O2存在的情況下，PCl5會進一步分解成P2O5并放出氯氣（Cl2）其反應式如下： 生成的P2O5又進一步與硅作用，生成SiO2和磷原子，這一層物質叫做磷-硅玻璃(psg)，然后磷原子再向硅中進行擴散 。POCl3磷擴散原理POCl3液態(tài)源擴散方法具有生產效率較高，得到PN結均勻、平整和擴散層表面良好等優(yōu)點，這對于制作具有大面積結的太陽電池是非常重要的。POCl3液態(tài)源擴散方法具有生產效率較高，得到PN結均勻、平磷擴散工藝過程清洗飽和裝

13、片送片升溫擴散關源，退舟方塊電阻測量卸片磷擴散工藝過程清洗飽和裝片送片升溫擴散關源，退舟方塊電阻測量方塊電阻的定義 考慮一塊長為l、寬為a、厚為t的薄層如右圖。如果該薄層材料的電阻率為，則該整個薄層的電阻為當l=a（即為一個方塊）時，R= /t。可見，（/t）代表一個方塊的電阻，故稱為方塊電阻，特記為R= /t (/ )圖(22) 方塊電阻的測試方塊電阻的定義 考慮一塊長為l、寬當l=a（即為一個方塊）時測試設備圖(23)GP 的4探針測試儀測試設備圖(23)GP 的4探針測試儀檢驗標準擴散方塊電阻控制在58-68/sq之間。表面無明顯因偏磷酸滴落或其他原因引起的污染。檢驗標準擴散方塊電阻控制

14、在58-68/sq之間。工藝衛(wèi)生所有工夾具必須永遠保持干凈的狀態(tài)，包括吸筆、石英舟、石英舟叉子、碳化硅臂槳。吸筆應放在干凈的玻璃燒杯內，不得直接與人體或其它未經清洗的表面接觸。石英舟和石英舟叉應放置在清洗干凈的玻璃表面上。碳化硅臂槳暴露在空氣中的時間應做到越短越好。每個班必須做到現場環(huán)境的嚴格清潔,包括地面,桌面,各個爐管,尤其是偏磷酸,一定要清除干凈后生產.擴散工序的凈化程度應該為萬級（其他工序為10萬級）,而且氣壓保持正壓.工藝衛(wèi)生所有工夾具必須永遠保持干凈的狀態(tài)，包括吸筆、石英舟、管式擴散爐 磷擴散電池管式擴散爐 磷擴散電池擴散后的硅片除了表面的一薄層n型硅外，在背面以及周邊都有n型硅薄

15、層，而晶體硅太陽電池實際只需要表面的n型硅，因此須去除背面以及周邊的n型硅薄層。 背面及周邊刻蝕電池擴散后的硅片除了表面的一薄層n型硅外，在背面以及周邊都有n型電池 背面以及周邊刻蝕的目的：去除硅片背面和周邊的pn結；去除表面的磷硅玻璃。磷硅玻璃是擴散過程中的反應產物，是一層含磷原子的二氧化硅。 背面以及周邊刻蝕的方法：酸液腐蝕（濕法刻蝕）等離子體刻蝕（干法刻蝕） 背面及周邊刻蝕電池 背面以及周邊刻蝕的目的： 背面及周邊刻蝕濕法刻蝕2022/9/21zhoumj1005濕法刻蝕2022/9/21zhoumj1005hotmai干法刻蝕2022/9/21zhoumj1005干法刻蝕2022/9/

16、21zhoumj1005hotmai刻蝕中容易產生的問題：1 刻蝕不足：電池的并聯電阻會下降。2 過刻：正面金屬柵線于P型硅接觸，造成短路。2022/9/21zhoumj1005刻蝕中容易產生的問題：2022/9/21zhoumj1005濕法刻蝕設備 背面及周邊刻蝕電池濕法刻蝕設備 背面及周邊刻蝕電池去PSG（二次清洗）2022/9/21zhoumj1005去PSG（二次清洗）2022/9/21zhoumj1005檢驗標準當硅片從氫氟酸中提起時，觀察其表面是否脫水，如果脫水，則表明磷硅玻璃已去除干凈；如果表面還沾有水珠，則表明磷硅玻璃未被去除干凈。當硅片從出料口流出時候，如果發(fā)現尾部有部分水珠

17、，可以適當補些HF。檢驗標準當硅片從氫氟酸中提起時，觀察其表面是否脫水，如果脫水磷硅玻璃&死層磷硅玻璃的存在使得硅片在空氣中表面容易受潮，導致電流的降低和功率的衰減。死層的存在大大增加了發(fā)射區(qū)電子的復合，會導致少子壽命的降低，進而降低了Voc和Isc。磷硅玻璃&死層工藝衛(wèi)生1。此道工序的工藝衛(wèi)生在金屬離子和油污方面和前清洗相似。2。水痕的問題，硅片在經過清洗之后一定要徹底烘干以后才能做PECVD，不然會出現明顯的水痕跡。工藝衛(wèi)生1。此道工序的工藝衛(wèi)生在金屬離子和油污方面和前清洗相 PECVD鍍氮化硅（SiN）薄膜電池 PECVD鍍氮化硅（SiN）薄膜電池電池 PECVD鍍SiN薄膜的目的：Si

18、N薄膜作為減反射膜可減小入射光的反射；在SiN薄膜的沉積過程中，反應產物氫原子進入到SiN薄膜內以及硅片內，起到了鈍化缺陷的作用。 PECVD鍍氮化硅（SiN）薄膜電池 PECVD鍍SiN薄膜的目的： PECVD鍍氮化硅太陽電池表面的深藍色SiN薄膜 PECVD鍍氮化硅（SiN）薄膜電池太陽電池表面的深藍色SiN薄膜 PECVD鍍氮化硅（SiN）電池 SiN薄膜的物理性質和化學性質：結構致密，硬度大能抵御堿金屬離子的侵蝕介電強度高耐濕性好耐一般的酸堿，除HF和熱H3PO4 PECVD鍍氮化硅（SiN）薄膜電池 SiN薄膜的物理性質和化學性質： PECVD鍍氮電池 SiN薄膜的優(yōu)點優(yōu)良的表面鈍化

19、效果高效的光學減反射性能（厚度和折射率匹配）低溫工藝（有效降低成本）含氫SiNx:H可以對mc-Si提供體鈍化 PECVD鍍氮化硅（SiN）薄膜電池 SiN薄膜的優(yōu)點 PECVD鍍氮化硅（SiN）薄入射光在SiN薄膜表面發(fā)生一次反射，在SiN薄膜和硅片界面發(fā)生第二次反射，通過適當選取SiN薄膜的厚度和折射率，可以使一次反射光和二次反射光相抵消，從而減小了反射。沉積SiN減反射膜后，硅片表面對入射光的平均反射率可進一步減小到5%左右。 PECVD鍍氮化硅（SiN）薄膜電池入射光在SiN薄膜表面發(fā)生一次反射，在SiN薄膜和硅片界面發(fā)電池 PECVD： =Plasma Enhanced Chemic

20、al Vapor Deposition即“等離子增強型化學氣相沉積”，是一種化學氣相沉積的鍍膜技術；PECVD借助微波或射頻等使含有薄膜組成原子的氣體電離，在局部形成等離子體，而等離子化學活性很強，很容易發(fā)生反應，在基片上沉積出所期望的薄膜。等離子體中含有大量高能量的電子，它們可以提供化學氣相沉積過程所需的激活能，大大降低薄膜沉積所需的溫度。 PECVD鍍氮化硅（SiN）薄膜電池 PECVD： =Plasma Enhanced 電池 PECVD的優(yōu)點：節(jié)省能源，降低成本；提高產能；減少了高溫導致的硅片中少子壽命衰減； PECVD的一個基本特征是實現了薄膜沉積工藝的低溫化（450）。 PECVD

21、鍍氮化硅（SiN）薄膜電池 PECVD的優(yōu)點： PECVD鍍氮化硅（SiN）薄測試設備橢偏儀測試設備橢偏儀工藝衛(wèi)生1）在該工序中，要注意保證硅片被覆蓋減反膜后表面沒有明顯人為污染，手指印，污，落灰等。2）在該工序中因為硅片表面操作頻繁，切不能造成硅片表面的劃痕等機械傷害。工藝衛(wèi)生1）在該工序中，要注意保證硅片被覆蓋減反膜后表面沒有PECVD鍍膜設備 PECVD鍍氮化硅（SiN）薄膜電池PECVD鍍膜設備 PECVD鍍氮化硅（SiN）薄膜電池 絲網印刷與燒結電池 絲網印刷與燒結電池電池 絲網印刷的目的：印刷背面電極漿料，銀鋁（Ag/Al）漿，并烘干；印刷背面場漿料，鋁漿，并烘干；印刷正面電極漿料

22、，銀漿，并烘干。 燒結的目的：燃盡漿料的有機組分，使?jié){料和硅片形成良好的金屬電極。 絲網印刷與燒結電池 絲網印刷的目的： 絲網印刷與燒結燒結對電池片的影響相對于鋁漿燒結，銀漿的燒結要重要很多，對電池片電性能影響主要表現在串聯電阻和并聯電阻，即FF的變化鋁漿燒結的目的使?jié){料中的有機溶劑完全揮發(fā)，并形成完好的鋁硅合金和鋁層。局部的受熱不均和散熱不均可能會導致起包，嚴重的會起鋁珠。背面場經燒結后形成的鋁硅合金，鋁在硅中是作為P型摻雜，它可以減少金屬與硅交接處的少子復合，從而提高開路電壓和短路電流，改善對紅外線的響應。2022/9/21zhoumj1005燒結對電池片的影響相對于鋁漿燒結，銀漿的燒結要重要很多，對電2022/9/21zhoumj10052022/9/21zhoumj1005hotmail.co正面電極背面電極 絲網印刷與燒結電池正面電極背面電極 絲網印刷與