硅粒太陽能電池

太陽電池及生產(chǎn)線相關(guān)問題主要內(nèi)容一、光伏產(chǎn)業(yè)簡介二、半導(dǎo)體車間的基本知識(shí)三、絲網(wǎng)印刷電池簡介四、電池工藝簡介一、光伏產(chǎn)業(yè)簡介太陽能發(fā)電的概念太陽電池發(fā)電:把照射到光伏電池上的光直接變換成電能輸出的光伏發(fā)電是太陽能電池發(fā)電。光感應(yīng)發(fā)電:光感應(yīng)發(fā)電是利用某些有機(jī)高分子團(tuán)，吸收太陽的光能后變成“光極化偶極子”的現(xiàn)象，正負(fù)電荷引出。光化學(xué)發(fā)電:光化學(xué)發(fā)電是指浸泡溶液中電極，受到光照后電極上有電流輸出的現(xiàn)象。液結(jié)光化電池光電解電池光催化電池光生物發(fā)電:通常是指“葉綠素電池”，葉綠素在光照作用下能產(chǎn)生電流。這種有低成本。高效率的優(yōu)點(diǎn)，但也有較嚴(yán)重的光老化等問題需要解決。1.2.太陽能光伏發(fā)電的主要優(yōu)缺點(diǎn)太陽能發(fā)電的主要優(yōu)點(diǎn)一次投資,收益永恒。結(jié)構(gòu)簡單,體積小且輕。易安裝,易運(yùn)輸,建設(shè)周期短。容易起動(dòng),維修簡便,隨時(shí)使用,保證供應(yīng)。清潔,安全,無噪音?？煽啃愿?壽命長。范圍廣。降價(jià)速度快,能量償還時(shí)間有可能縮短。太陽能光伏發(fā)電的主要缺點(diǎn):能量分散,占地面積大。間歇性大。區(qū)域性強(qiáng)。1.3.太陽能光伏發(fā)電的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀太陽能電池發(fā)展的歷史1839年,法國物理學(xué)家A.E,貝克勒爾（A.E,Bequral）發(fā)現(xiàn)金屬浸入溶液的“光生伏打效應(yīng)”1883年,有人在半導(dǎo)體硒和金屬接觸處發(fā)現(xiàn)了固體光伏效應(yīng)。1954年恰賓（charbin）等人在美國貝爾實(shí)驗(yàn)室第一次做出了光電轉(zhuǎn)換效率為6％的實(shí)用的單晶硅太陽電池。1973年,第一次石油危機(jī)促進(jìn)了光伏產(chǎn)業(yè)及太陽電池研究的快速發(fā)展。九十年代以后,一次能源危機(jī)更加明顯,以現(xiàn)在消耗能源的速度,石油用50年,煤能80年,天然氣能100年。另外,一次能源產(chǎn)生的大量廢物,嚴(yán)重污染人類的生存環(huán)境。能源和環(huán)境問題促進(jìn)了太陽能電池以前所未有的速度發(fā)展。新能源技術(shù)、生物技術(shù)、信息技術(shù)、新材料技術(shù)、空間技術(shù)、海洋技術(shù)等6大技術(shù)一道成為21世紀(jì)的現(xiàn)代高新技術(shù)之一。光伏產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)了前所未有的機(jī)遇。太陽能發(fā)展的現(xiàn)狀80年代以來，即使是在世界經(jīng)濟(jì)從總體上處于衰退和低谷的時(shí)期，光伏發(fā)電技術(shù)也一直保持著10%—15%的遞增速度在發(fā)展。90年代后期，發(fā)展更為迅速，成為全球增長最快的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)之一。1997年世界太陽電池組件的總產(chǎn)量達(dá)到122兆瓦，2000年的產(chǎn)量為280MW。截止到2004年底，全世界光伏組件的總占有量已超過1400兆瓦。主要表現(xiàn)形式:√光伏產(chǎn)量增長率持續(xù)走高。√生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，光伏產(chǎn)業(yè)向百兆瓦級(jí)規(guī)模和更高技術(shù)發(fā)展?！绦录夹g(shù)不斷出現(xiàn)，電池效率持續(xù)攀升，成本明顯降低。1.4.太陽能電池的簡介太陽能電池的分類高效地面太陽電池簡介:埋柵電池這種電池先在硅片表面用激光或機(jī)械刻槽,然后通過電鍍鎳、銅或銀填充這些槽（～20μm）制備電極。電池采用了選擇性發(fā)射極概念,并在無金屬正表面區(qū)進(jìn)行了很好的表面鈍化,這些設(shè)計(jì)使得埋柵電池比絲網(wǎng)印刷電池的效率提高不少。（平均17-18％）。,PERL或LBSF電池PERL（鈍化發(fā)射極和背面局部擴(kuò)散）/LBSF（局部背場）電池主要特點(diǎn)是磷擴(kuò)散并被熱氧化鈍化的選擇性發(fā)射極極少的正表面的金屬化部分（～1％）,背面局部擴(kuò)散（局部BSF）基礎(chǔ)上的點(diǎn)接觸（金屬化部分～1％）及非接觸背面的熱氧化鈍化。當(dāng)用拋光硅片時(shí),這種電池的VOC可達(dá)到717mV。當(dāng)在硅片上制作絨面后,PERL電池的效率可高達(dá)24.7％。背接觸聚光電池這種電池的特點(diǎn)是兩種電極都在背部（‘插指’電極）,減小了受光表面的遮光損失,背接觸電池整個(gè)背面都重?cái)U(kuò)散硼或磷,大部分重?cái)U(kuò)散背面被熱氧化鈍化,氧化層上留有小孔方便金屬與n++或p++的接觸,因此這種電池又叫點(diǎn)接觸電池。?。ā?50μm）n型高阻FZ硅聚光電池在聚光條件下（100×,AM1.5D,25℃）的效率可達(dá)26％,摻雜濃度為~1016cm-3（n型或p型）的FZ硅,其1個(gè)電池的效率也可達(dá)到22.7％。雙面電池雙面電池的結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示。電池的兩個(gè)表面（例如,磷擴(kuò)散的正表面和無擴(kuò)散的p型背面）都被氮化硅鈍化,這種電池的正面效率可達(dá)20.1%,背面效率可達(dá)18.1%。MIS反層電池MIS-IL硅太陽能電池的發(fā)射極可在低溫下得到（＜500℃）,金屬接觸是通過Al/SiOx/p-SiMIS隧道接觸,在金屬柵線之間是SiNx/Cs/SiOx表面鈍化和減反射復(fù)合膜。用FZ硅制備的這種電池1太陽電池效率可達(dá)18.5%。異質(zhì)結(jié)非晶硅電池將n型1ΩcmCZ硅片背面制備a-SiBSF,正面制備a-Si/c-Si異質(zhì)結(jié),1太陽效率可達(dá)到20.0%,這種電池結(jié)構(gòu)就是所謂的HIT電池（本征薄層的異質(zhì)結(jié)）。HIT電池的結(jié)是在200℃低溫下制備的,a-SiBSF的有效SRV低于50cms-1。薄膜多晶硅電池研究者研究了一種STAR（表面絨面和背反射器增強(qiáng)吸收裝置）電池,這種電池是用PECVD工藝沉積到玻璃基體上,對(duì)于厚度僅為2μm的多晶硅電池,效率可達(dá)10.1%,結(jié)構(gòu)圖如下圖所示。為了提高效率,人們又研究了a-Si/poly-Si雙層結(jié)構(gòu)和甚至a-Si/poly-Si/poly-Si三層電池。其效率可穩(wěn)定在12.0%。或許可通過用SiNx代替ITO膜和引入BSF來提高效率。硅粒太陽能電池15PVSEC上出現(xiàn)了一種新型電池,這種電池不需將硅材料拉制成硅片,熔熔后直接制備成電池,減少了電池的制作成本。二、半導(dǎo)體車間的基本知識(shí)技術(shù)人員應(yīng)該注意的問題職責(zé)對(duì)設(shè)計(jì)文件進(jìn)行工藝審查并對(duì)審查質(zhì)量負(fù)責(zé)；按設(shè)計(jì)文件的要求和有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)編寫工藝文件,并對(duì)其適用性負(fù)責(zé)；熟悉工藝規(guī)范要求及有關(guān)設(shè)備操作方法；負(fù)責(zé)分析并處理有關(guān)工藝質(zhì)量問題。填寫工藝記錄要求工藝人員完成工藝操作后要認(rèn)真、及時(shí)填寫工藝記錄,做到記錄內(nèi)容詳細(xì)、真實(shí)、完整、書寫工整、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。工藝記錄應(yīng)包括基本內(nèi)容工藝記錄一般包括工藝臺(tái)帳和工藝串聯(lián)本（工藝卡），不同器件、不同工序?qū)に囉涗浀木唧w內(nèi)容會(huì)有不同要求，但都應(yīng)包括以下基本內(nèi)容:接片時(shí)間、接片數(shù)量、接片時(shí)的質(zhì)量檢查（互檢）、本工藝內(nèi)容、工藝條件、工藝結(jié)果（質(zhì)量自檢）、交片數(shù)量、交片時(shí)間、操作員簽字、若工藝中出現(xiàn)異常情況應(yīng)登記在備注欄。關(guān)鍵工序要有專檢員簽字。2.2.半導(dǎo)體生產(chǎn)環(huán)境及其影響因素生產(chǎn)中的污染化學(xué)藥劑不純、氣體純化不良、去離子質(zhì)量引起的污染。塵埃、雜質(zhì)及有害氣體、工作人員、設(shè)備、工具、日用雜品等引入的塵埃、毛發(fā)、皮屑、油脂、手汗、煙霧都是重要的污染。生產(chǎn)環(huán)境環(huán)境條件影響環(huán)境條件的質(zhì)量要素空氣環(huán)境溫度、濕度、塵埃、微粒、細(xì)菌、有害氣體、輻射能水無機(jī)離子、細(xì)微顆粒、有機(jī)物、微生物、溶解氣體各種氣體塵埃微粒、氣體雜質(zhì)、有機(jī)雜質(zhì)、水分化學(xué)試劑微生物、試劑純度（雜質(zhì)含量）、無機(jī)離子、細(xì)微顆粒工作環(huán)境建筑條件、整潔程度、衛(wèi)生狀況、照明質(zhì)量、環(huán)境色彩電磁環(huán)境輻射電磁場、感應(yīng)電磁場、靜電場人機(jī)關(guān)系人與操作范圍、控制距離、視野及視界、信息顯示、控制機(jī)構(gòu)人身塵埃微粒、皮膚碎屑、有機(jī)物、細(xì)菌、纖維工具與器具細(xì)菌、有機(jī)物、無機(jī)離子、塵埃微粒機(jī)械能量振動(dòng)、沖擊、噪聲電子工業(yè)潔凈度等級(jí)試行規(guī)定潔凈室等級(jí)潔凈度溫度（℃）相對(duì)濕度（%）正壓值（帕）噪聲（A聲級(jí)分貝）適用范圍（以集成電路工藝為例）粒徑（微米）濃度（粒/升）最高最低最高最低逐級(jí)相差≥

66.6611級(jí)≥0.5≤127186040同上≤70超大規(guī)模、大規(guī)模集成電路的光刻制版10級(jí)≥0.5≤1027186040同上≤70光刻、制版100級(jí)≥0.5≤10027186040同上≤70擴(kuò)散、氧化1000級(jí)≥0.5≤100027186040同上≤70封裝、壓焊10000級(jí)≥0.5<1000027186040同上≤70腐蝕、篩選類和要求所采用的潔凈標(biāo)準(zhǔn)潔凈室級(jí)別適用的工序100級(jí)按光刻器件產(chǎn)品種100-1000級(jí)制版中精縮、顯影10000級(jí)芯片工藝中的氧化、擴(kuò)散、金屬化、清洗10000-100000級(jí)中測(cè)、劃片100000級(jí)組裝、壓焊100000級(jí)以下封裝以后的各工序操作人員（不同的工作服）不同行動(dòng)發(fā)塵量參考量0.5微米以上（個(gè)/分，人）普通工作服防塵服白衣型全套型起立3390001130005580坐下302001120007420手腕上下動(dòng)298000029800018600上體前屈224000053800024200腕自由運(yùn)動(dòng)224000029800020600頭部上下左右運(yùn)動(dòng)63100015100011000上體扭動(dòng)85000026600014900屈身312000060500037400腳動(dòng)280000086100044600步行2920000101000056000操作人員對(duì)環(huán)境的影響操作人員穿戴使周圍塵埃

增加倍數(shù)0.2-50μm操作人員本身使周圍塵埃增加倍數(shù)操作人員的運(yùn)動(dòng)使周圍塵埃增加倍數(shù)攪動(dòng)衣服袖1.5-3正常呼吸無幾個(gè)人聚集在一起1.5-3無衣帽10-50吸煙20分鐘后2-5正常步行1.2-2有衣帽1.5-20噴嚏5-20快步行走5-10從口袋取手帕3-10摩擦手或皮膚0-2平穩(wěn)坐著0-2潔凈區(qū)工作人員注意事項(xiàng)合適的生產(chǎn)環(huán)境可以提高產(chǎn)品的性能水平,成品率,可靠性質(zhì)量和生產(chǎn)效率。進(jìn)入潔凈區(qū)要先穿戴好專用凈化工作服、鞋、帽。進(jìn)入潔凈區(qū)前先在風(fēng)淋室風(fēng)淋30秒,然后才能入內(nèi)。每周洗工作服,洗澡、理發(fā)、剪指甲,不用化妝品。與工作無關(guān)的紙張、書報(bào)等雜物不得帶入。嚴(yán)禁在凈化區(qū)做會(huì)造成粉末的活,工作中少走動(dòng)。進(jìn)入凈化區(qū)的設(shè)備、試劑、氣瓶等所有物品都要經(jīng)嚴(yán)格清潔處理后才可進(jìn)入。每天上班先清掃、擦洗設(shè)備,下班前清理好工作現(xiàn)場。2.3.關(guān)于化學(xué)品的一些知識(shí):毒性（共分4.3、2、1、0五級(jí)）4級(jí)——表示只要接觸到一點(diǎn)點(diǎn)就可以致死的劇毒氣體或蒸氣。3級(jí)——表示短期接觸即能引起一系列暫時(shí)性中毒癥狀或留下后遺癥的劇毒物質(zhì)。2級(jí)——對(duì)健康有害，但只引起暫時(shí)性的中毒或不適的物質(zhì)。1級(jí)——僅微毒，只引起刺激癥狀的物質(zhì)。0級(jí)——即使暴露在著火條件下，除了易燃危險(xiǎn)外無毒作用的物質(zhì)。易燃性（共分4.3、2、1、0五級(jí)）4級(jí)——是指極易燃燒的氣體,易揮發(fā)燃燒的液體,在空氣中易形成塵狀或霧狀的爆炸性混合物。3級(jí)——在常溫下可以燃燒的液體物質(zhì),此類物質(zhì)由于物料閃點(diǎn)低,用水滅火可能無效。包括粉塵等在常溫下能自燃的固體物。2級(jí)——指經(jīng)緩緩加熱能燃燒的液體或受熱能放出易燃蒸氣的固體。1級(jí)——此類物質(zhì)須經(jīng)預(yù)熱才能燃著。0級(jí)——指不燃物質(zhì)。易爆性（共分4.3、2、1、0五級(jí)）4級(jí)——指容易起爆或在常溫常壓下容易猛烈分解或反應(yīng)而發(fā)生爆炸的物質(zhì)。3級(jí)——指自身雖然能起爆或猛烈分解,但靈敏度不很大的物質(zhì),須由其他靈敏度大的物質(zhì)引起起爆的強(qiáng)烈震動(dòng)或在密閉空間內(nèi)受熱,才能引起爆炸的物質(zhì)。2級(jí)——雖然不穩(wěn)定,容易起化學(xué)反應(yīng),但不會(huì)發(fā)生爆炸的物質(zhì)。1級(jí)——指物質(zhì)本身穩(wěn)定,但在高溫高壓下能引起分解,或遇水能發(fā)生反應(yīng),但不十分猛烈的物質(zhì)。0級(jí)——在常溫或火場高溫下都是穩(wěn)定的,遇水也不起作用的物質(zhì)。三.絲網(wǎng)印刷電池簡介:3.1.絲網(wǎng)印刷電池結(jié)構(gòu)絲網(wǎng)印刷工藝是將金屬漿料通過網(wǎng)板印制在電池表面,在～750℃下燒制幾分鐘制成電極,這種方法易操作、效率較高、成本低。然而,它需要在硅表面進(jìn)行非常重的摻雜（≥1021cm-3）和非常厚的n+發(fā)射極（≥0.4μm）,重?fù)诫s易在硅片表面形成了一個(gè)死層,很大程度上減小了電池的藍(lán)光響應(yīng)。另外,絲網(wǎng)印刷工藝很難在工業(yè)水平上得到寬度小于150μm的柵線,其所引起的遮光損失（～10％）限制了電池的效率。太陽電池橫截面示意圖3.2.絲網(wǎng)印刷電池工藝太陽電池工藝流程簡圖世界上比較流行的25MW電池生產(chǎn)線分布圖及工藝控制步驟注:QC:質(zhì)量控制（QualityControl），包括缺陷和損傷檢測(cè)、壞片的去除、核查工藝；PC:工藝控制（ProcessControl），包括測(cè)試工藝后參數(shù)、標(biāo)明級(jí)別、控制工藝；CT:分檔（ClassificationTools），包括定性材料/電池質(zhì)量、分類產(chǎn)品（投料和成品）、分檔。四.電池工藝簡介來料檢驗(yàn)電學(xué)參數(shù)化學(xué)純度晶體學(xué)參數(shù)幾何尺寸電學(xué)參數(shù)電阻率導(dǎo)電類型載流子濃度遷移率少數(shù)載流子壽命電阻率均勻性電阻率σ:材料電導(dǎo)率n:載流子濃度，單位為cm-3e:電子的電荷，單位為C（庫侖）μ:載流子的遷移率，單位為cm2/V·sρ:材料電阻率，單位為Ω·cm25℃摻雜濃度CB與電阻率ρ的關(guān)系從圖中可以看出,當(dāng)=10×15cm-3時(shí),n型硅和p型硅在25℃下的電阻率分別為5.0Ω·cm和14.0Ω·cm。P型半導(dǎo)體當(dāng)半導(dǎo)體中摻有受主雜質(zhì)硼（B）、鋁（Al）、鎵（Ga）、銦（In）時(shí)，主要靠受主提供空穴導(dǎo)電，這種依靠空穴導(dǎo)電的半導(dǎo)體叫做P型半導(dǎo)體。少子壽命及其測(cè)量方法少子:當(dāng)半導(dǎo)體摻雜后，其導(dǎo)電必定是以一種載流子為主（電子或空穴）。載流子注入后，產(chǎn)生非平衡載流子與導(dǎo)電類型相反的載流子叫少子，實(shí)際上往往是非平衡少數(shù)載流子起著重要的作用。少子壽命:通過光注入實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，光照停止后，少子并不是立即消失，而是按指數(shù)規(guī)律減少，即他們?cè)趯?dǎo)帶和價(jià)帶中有一定的生存時(shí)間，有的長些，有的短些。這叫少子壽命，一般用τ表示。少子壽命的測(cè)試:少子壽命的測(cè)量方法有表面光電壓法（SPV）、微波光電導(dǎo)衰減法（μ-PCD）、高頻光電導(dǎo)衰減法（PCD）、直流光電導(dǎo)衰減法、準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)光電導(dǎo)衰減法、微波反射光電導(dǎo)衰減法等，通過這些原理制備的儀器稱為少子壽命測(cè)試儀?；瘜W(xué)純度化學(xué)純度是指材料的本底純度。碳、氧及其它雜質(zhì)含量，一般用二次離子質(zhì)譜(SIMS)測(cè)試。晶體學(xué)參數(shù):晶體學(xué)參數(shù)有晶向、位錯(cuò)密度。晶面和晶向晶面硅半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的晶胞一般是立方體結(jié)構(gòu),只有一個(gè)晶格常數(shù)（即為a）。可取晶胞的相鄰三個(gè)邊作為坐標(biāo)軸,然后找出欲標(biāo)記的晶面與各坐標(biāo)軸的截距r、s、t。求出各截距的倒數(shù),簡化成最簡整數(shù)比h:k:l,h、k、l即為該晶面的密勒指數(shù),則該晶面記為（hkl）面。例如對(duì)于前表面，其坐標(biāo)軸截距分別為1.∞、∞，則h:k:l=1:0:0，該面成為（100）面。如果變換坐標(biāo)系，其他五個(gè)表面都可表示為（100）面，我們把這種性質(zhì)上等效的所有面成為{100}面。同理,所有如下圖所示的面分別稱為{110}和{111}面。晶向:晶體中由原子鏈構(gòu)成的所謂晶向，可用該晶向上某一點(diǎn)在各坐標(biāo)軸上的投影（并化成最簡整數(shù)比）來確定。如果晶面和晶向指數(shù)相同，晶向和晶面垂直。晶體缺陷:如果在晶體中的一些區(qū)域，原子周期性地排列遭到破壞，我們稱這種破壞為晶體缺陷?！厅c(diǎn)缺陷:如空位、間隙原子、反位缺陷、替位缺陷和由它們構(gòu)成的復(fù)合體。√線缺陷:呈線狀排列，如位錯(cuò)就是這種缺陷?！堂嫒毕?呈面狀，如晶界、堆垛層錯(cuò)、相界等層錯(cuò)就是這種缺陷。√體缺陷:如空洞、夾雜物、雜質(zhì)沉淀物等?！涛⑷毕?幾何尺寸在微米級(jí)或更小，如點(diǎn)缺陷聚集物、微沉淀物等。4.1.4.幾何尺寸:包括直徑、晶片的厚度、彎曲度、翹曲度、平行度和拋光片的平坦度等。硅片檢驗(yàn)界面圖4.2.硅片清洗絨面的研究概述有效的絨面結(jié)構(gòu)有助于提高太陽能電池性能,主要體現(xiàn)在短路電流（ISC）的提高。單晶硅絨面倒金字塔結(jié)構(gòu)

金字塔結(jié)構(gòu)工業(yè)上大部分采用NaOH或KOH、異丙醇（IPA）或乙醇和水的混合溶液制備絨面。最近,也有研究者采用碳酸鈉（Na2CO3）、碳酸鉀（K2CO3）、12水磷酸鈉（Na3PO4.12H2O）或醋酸鈉（CH3COONa）制備單晶硅絨面。多晶硅絨面多晶硅表面的晶向結(jié)構(gòu)是隨意分布的,為了得到均一的絨面結(jié)構(gòu),人們采用機(jī)械刻槽、等離子刻蝕、電火花刻蝕、激光束刻蝕、酸液腐蝕等技術(shù)制備多晶硅絨面?！趟嵋焊g法 HF和HNO3為基礎(chǔ)的水溶液體系。酸對(duì)硅的腐蝕速度與晶粒取向無關(guān),因此酸腐蝕又稱為各向同性腐蝕。一般在酸中加入醋酸（CH3COOH）,一方面,起到緩和反應(yīng)的作用；另一方面,很好的潤濕硅表面,促進(jìn)反應(yīng)。 加入水代替醋酸照樣能在硅表面形成很均勻的腐蝕坑。這樣既降低了成本,又起到了調(diào)節(jié)反應(yīng)劑濃度的作用。H3PO4(85%)加入到HF-HNO3體系中來腐蝕多晶硅。 用酸蒸汽腐蝕硅片的方法,酸蒸汽腐蝕硅片最大的優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)速度下降了。 酸腐蝕可制備多孔硅結(jié)構(gòu)（PS）,多孔硅有很好的陷光作用和鈍化作用。 也可通過在表面沉積一層諸如氧化物,氮化物或高分子之類有孔的保護(hù)層進(jìn)行掩膜腐蝕?！谭磻?yīng)離子刻蝕（RIE） 用Cl2為反應(yīng)氣體的無掩膜反應(yīng)離子刻蝕法，并制備出了17.1％的大面積（225cm2）多晶硅太陽能電池。SF6/O2為反應(yīng)氣體的金屬 化反應(yīng)離子刻蝕。 研究者還用金屬材料做掩膜劑制備出均勻性更好的多晶硅絨面。 也有用平板印刷法以SiO2膠為掩膜進(jìn)行反應(yīng)離子刻蝕。√其他方法: 用放電加工方法（EDM）制備多晶硅絨面，沒有減反射膜的情況下，多晶硅絨面的積分反射率小于20％，最后制得的電池也有較好的效率。切割后硅片表面RIE腐蝕后硅片表面酸液腐蝕后硅片表面堿液腐蝕后硅片表面幾種掩膜腐蝕絨面圖EDM絨面圖不同制絨方法制得多晶硅絨面的反射率都有較大的降低。沉積SiN膜后,不同絨面硅片之間的差距減小了,硅片封好后,不同制絨方法之間的差別進(jìn)一步減小了。4.2.2.清洗基本知識(shí)硅片表面污染√有機(jī)物沾污:包括切、磨、拋工藝中的潤滑油脂；石蠟、松香等粘合劑；手指分泌的油脂及光刻膠、有機(jī)溶劑的殘留物等?！探饘匐x子、氧化物及其他無機(jī)物質(zhì):包括腐蝕液中重金屬雜質(zhì)離子的殘留；各種磨料中的氧化物或金屬離子；使用的容器、鑷子、水中金屬離子的沾污；各種氣體、人體汗液等引入的雜質(zhì)離子?！唐渌扇苄噪s質(zhì)。水質(zhì)–純水質(zhì)量對(duì)半導(dǎo)體芯片的性能、質(zhì)量、成品率有極大的影響。超純水水質(zhì)指標(biāo)的變化年項(xiàng)

代目1973年1976年1979年1981年1983年電阻率（MΩ*cm）25℃13-1515-1716-1817-1817-18總電介質(zhì)（ppb）1001003010-155-10微粒（0.3μm以上）500-1000200-500<20050-100<50粒徑（μm）0.45-0.50.2-0.50.20.20.1-0.2細(xì)菌0-10/ml100/100ml100/100ml50/100ml20/100mlTOC（ppm）110.5-10.3-10.2-0.5DOC（ppm）81-80.3-80.3-80.3-14.2.3.清洗所用的化學(xué)藥品?氫氧化鈉（NaOH）√N(yùn)aOH能和動(dòng)植物油脂反應(yīng)生成甘油和肥皂,反應(yīng)生成的肥皂和甘油都易溶于水的,肥皂作為表面活性劑還可產(chǎn)生乳化作用,進(jìn)一步改善水溶液對(duì)垢層的表面的潤濕性能。√硫酸鈣鎂屬于強(qiáng)酸強(qiáng)堿沉淀鹽,故不能直接用強(qiáng)酸來溶解。氫氧化鈉可以與硫酸鎂鈣反應(yīng)生成氫氧化鈣或氫氧化鎂。反應(yīng)生成的Na2SO4是容易溶解的,Mg(OH)2和Ca(OH)2則用酸很容易溶解。√對(duì)人體組織有明顯的腐蝕作用,接觸皮膚時(shí)會(huì)引起燒傷。堿溶液的濃度越大,溫度越高,則燒傷能力越強(qiáng)。即使是極少量的氫氧化鈉進(jìn)入眼睛也是很危險(xiǎn)的。?乙醇（C2H6O）√無色、流動(dòng)、易燃燒的液體,具有獨(dú)特的“酒精”氣味,有吸濕性。與水能形成共沸混合物,此混合物含酒精95.57%（以重量計(jì)）?！桃掖伎勺鳛闈櫇駝?使硅片表面的H2氣體消除,有利于金字塔的形成。鹽酸（HCl）√在清洗中,利用鹽酸具有強(qiáng)酸的特點(diǎn)來溶解硅表面的雜質(zhì)。所以多種金屬雜質(zhì)都能與鹽酸作用生成可溶性鹽類,然后在大量高純水的沖洗下溶除?！帖}酸為易揮發(fā)性酸,因此在40℃以上使用時(shí),氯化氫氣體會(huì)從鹽酸溶液中揮發(fā)出來,給使用帶來困難。一般使用10%以下濃度并在常溫下使用,盡量避免升溫使用以防止產(chǎn)生酸霧。雙氧水（H2O2）√其氣味酷似硝酸,儲(chǔ)存時(shí)能分解為水及氧氣,其穩(wěn)定性隨著溶液的稀釋度而增加,能與水任意混溶。有強(qiáng)氧化性,在某些情況下又具有還原的性質(zhì)。√H2O2落于皮膚上即能引起燒傷和發(fā)癢；此時(shí)皮膚即行發(fā)白。被傷處經(jīng)用水洗后,此種現(xiàn)象很快消失?！蘃2O2溶液儲(chǔ)存于玻璃器皿中時(shí),能溶解玻璃的堿質(zhì)。有微量雜質(zhì)存在易引起分解爆炸,塑料瓶密封保存。氫氟酸（HF）√與鹽酸相類似,氫氟酸是氟化氫氣體溶于水形成的溶液。市場出售的氫氟酸一般為30%-60%（質(zhì)量）。它是一種弱酸,酸的強(qiáng)度與有機(jī)酸中的甲酸相似?！虤浞岬淖畲筇攸c(diǎn)在于它能與二氧化硅發(fā)生激烈反應(yīng)并使它溶解?！虤浞釋?duì)人體有很強(qiáng)的毒性和腐蝕性,對(duì)人體的滲透作用非常明顯。取用時(shí)應(yīng)十分注意,要戴好橡膠手套、防護(hù)面罩或口罩?！坦I(yè)上使用氫氟酸作酸洗劑時(shí)含量一般在5%以下,由于溫度升高,反應(yīng)速度明顯加快,所以溫度?？刂圃?0℃左右。硝酸（HNO3）√硝酸是一種易揮發(fā)、易分解的酸。硝酸在光、熱作用下或在某些化學(xué)物質(zhì)作用下分解,并有二氧化氮和氧氣放出。但應(yīng)注意的是硝酸分解產(chǎn)生的棕紅色二氧化氮?dú)怏w有很強(qiáng)的毒性?！滔跛岱纸鈺r(shí)產(chǎn)生的初生態(tài)原子氧,有很強(qiáng)的氧化性。√由于硝酸在低濃度下對(duì)大多數(shù)金屬均有強(qiáng)烈腐蝕作用,因此用硝酸作酸洗劑時(shí),為防止其對(duì)金屬的腐蝕也要加入緩蝕劑。?硅酸鈉（Na2SiO3）√硅酸鈉是一種廉價(jià)的緩沖劑,在清洗液中,它對(duì)控制pH值的變化、保證去污效果有一定作用?！坦杷徕c與表面活性劑配合使用是所有助劑中最佳的潤濕、乳化和抗絮凝劑?！坦杷徕c加入液體清洗劑中易產(chǎn)生分層、沉淀現(xiàn)象。硅酸鈉作為緩蝕劑時(shí)使用的有效濃度為0.1%-1%?！趟Ａе醒趸c和氧化硅分子比稱為水玻璃的模數(shù),大多使用模數(shù)為2.4-3.3的水玻璃。?異丙醇（IPA）√無色透明的液體,稍帶酒精氣味。與水能形成共沸混合物,其中含異丙醇87.9%,共沸點(diǎn)為80.37℃。√易著火,閃電為12℃,能與空氣形成爆炸性混合物最低限度為28%（體積）。4.2.4.清洗工藝所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng):減薄及絨面酸洗漂洗酸腐蝕液與硅片的反應(yīng)陽極:總反應(yīng)式:陰極:減薄控制界面沖洗控制界面絨面控制界面絨面后QC控制4.3.擴(kuò)散工藝4.3.1.p-n結(jié)研究概況RTP熱擴(kuò)散工藝是近年來研究的熱點(diǎn),擴(kuò)散的研究概況快速熱處理（RTP）因?yàn)橛械统杀?、少的熱處理時(shí)間和低能量消耗特點(diǎn),成為替代傳統(tǒng)爐的最佳替代品。典型的RTP熱循環(huán)包括三個(gè)過程,幾秒的溫升時(shí)間,幾秒或幾分的保溫時(shí)間,幾秒的快速降溫時(shí)間。RTP的降溫速度過快,這樣一些金屬離子在活性位置就被冷凍下來,形成復(fù)合中心,降低少子擴(kuò)散長度。在硅片上用旋轉(zhuǎn)鋪展法鋪一層磷摻硅膜（SOG）,然后在RTP爐中快速熱擴(kuò)散后,發(fā)現(xiàn)RTP能形成重?cái)U(kuò)散的淺結(jié),而且沒有減少硅片中的少子擴(kuò)散長度。Sandia國家實(shí)驗(yàn)室的研究者研究了提出了一種鋁和磷的擴(kuò)散工藝,在這種工藝中共擴(kuò)散發(fā)射極和背場。IMEC的工作者們利用常壓化學(xué)氣相沉積（APCVD）方法在硅片的兩面分別摻雜含磷和含硼的氧化層,然后用RTP工藝同時(shí)擴(kuò)散磷和硼。共擴(kuò)散的的過程中磷和硼是相互促進(jìn)的,吸雜的相互作用明顯。 UNSW研究者用旋轉(zhuǎn)鋪展的方法將硼和磷的氧化物鋪展到硅片的兩個(gè)表面成旋轉(zhuǎn)－鋪展摻雜劑（SOD）膜,然后將硅片置于擴(kuò)散爐中,利用這種工藝他們制成了表面和背面刻槽擴(kuò)散的雙面埋柵的電池結(jié)構(gòu),將傳統(tǒng)工藝中的高溫過程中減少兩至三步。 研究者提出了一步熱處理過程同時(shí)擴(kuò)散硼和磷或鋁和磷,及摻雜劑氧化物固體源（DOSS）擴(kuò)散。DOSS法不在硅表面產(chǎn)生磷硅玻璃層,減少了高溫過程。 用離子注入的方法將氫離子注入到p型單晶硅片,并經(jīng)低溫退火后,發(fā)現(xiàn)硅片的表面形成一層淺淺的n層,制作電極后與傳統(tǒng)擴(kuò)散工藝制得的發(fā)射極的光伏特性相當(dāng)。這樣既可以低溫形成n-p結(jié),還可以很好的鈍化電池基體,但這種n-p結(jié)在600℃退火1小時(shí)后消失。 旋轉(zhuǎn)鋪展膜（SOD）、絲網(wǎng)印刷固體源與氣體源相結(jié)合的方法在RTP爐中形成選擇發(fā)射極。 當(dāng)將一種陶瓷線傳送裝置應(yīng)用于RTP爐中時(shí),生產(chǎn)可以連續(xù)化,生產(chǎn)速度可以達(dá)到900片/s,絲網(wǎng)印刷后電池效率可達(dá)14.4%,大大縮短了工藝時(shí)間。 連續(xù)化石英爐擴(kuò)散設(shè)備的出現(xiàn)使擴(kuò)散工藝的連續(xù)化成為可能,這種設(shè)備將網(wǎng)帶爐和潔凈封閉石英管擴(kuò)散爐的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合到一起。這個(gè)擴(kuò)散爐包括一個(gè)石英管,大約5.5米長,1米寬,一小時(shí)擴(kuò)散幾千片硅片,通過這種工藝生產(chǎn)的電池效率超過16％。4.3.2.生產(chǎn)線的一些資料基本概念擴(kuò)散工藝:在高溫下，使雜質(zhì)由半導(dǎo)體晶片表面向內(nèi)部擴(kuò)散，以改變晶片內(nèi)部的雜質(zhì)分布和表面層的導(dǎo)電類型，這一工藝統(tǒng)稱擴(kuò)散工藝。雜質(zhì)在半導(dǎo)體中的擴(kuò)散機(jī)理:雜質(zhì)原子在半導(dǎo)體中的擴(kuò)散機(jī)理比較復(fù)雜，但主要可分為替位式擴(kuò)散和間隙式擴(kuò)散兩種。恒定表面源擴(kuò)散:恒定表面源擴(kuò)散是指在擴(kuò)散過程中晶片表面的雜質(zhì)濃度始終不變。隨時(shí)間改變的只有結(jié)深和進(jìn)入硅襯底的雜質(zhì)總量。擴(kuò)散雜質(zhì)源:用擴(kuò)散法制作PN結(jié)時(shí)所用的摻雜材料，稱為擴(kuò)散雜質(zhì)源。必須具有下述特點(diǎn)是受主雜質(zhì)或施主雜質(zhì)、具有較低的擴(kuò)散溫度、具有適中的擴(kuò)散速度、具有很高的純度、不能和半導(dǎo)體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。閉管擴(kuò)散:將半導(dǎo)體晶片和雜質(zhì)源放在真空密閉的石英管中所進(jìn)行的擴(kuò)散，稱為閉管擴(kuò)散。反之叫開管擴(kuò)散。液態(tài)源擴(kuò)散:采用室溫下為液態(tài)的雜質(zhì)源進(jìn)行的擴(kuò)散工藝稱之為液態(tài)源擴(kuò)散。液態(tài)源擴(kuò)散的工藝過程同開管攜帶氣體擴(kuò)散相似。如POCl3為源的磷擴(kuò)散和以BBr3為源的硼擴(kuò)散。方塊電阻:方塊電阻是標(biāo)志擴(kuò)散到半導(dǎo)體中的雜質(zhì)總量的一個(gè)重要參數(shù)?？紤]一塊長為l、寬為a、厚為t的薄層（金屬或半導(dǎo)體薄層）。如果該薄層材料的電阻率為ρ,則整個(gè)薄層的電阻為當(dāng)l=a（即為一個(gè)方塊）時(shí)ρ/t代表一個(gè)方塊的電阻,故稱方塊電阻,特記為□＝(/□)注意,R□的單位是歐姆（Ω）,符號(hào)“□”只不過是為了強(qiáng)調(diào)是一個(gè)方塊的電阻而已。方塊電阻主要與薄層厚度和材料電阻率有關(guān)。高斯分布:Q:所散層的雜質(zhì)總量；D:雜質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)；x:擴(kuò)散的深度；t:擴(kuò)散的時(shí)間。 4.3.2.2.擴(kuò)散過程中出現(xiàn)的能問題及解決方法鈉離子沾污及解決辦法√污染:氧化層中的鈉離子沾污是造成器件漏電流增大、擊穿特性變化、器件性能不穩(wěn)定。?清洗硅片的用具、化學(xué)試劑、純水；?操作者身上的汗液、呼出的氣體、人體皮膚屑等；?在氧化爐、擴(kuò)散爐中爐管和耐火磚等材料中含有大量的鈉離子，在高溫下穿過石英管，造成氧化層鈉離子沾污。√解決辦法?加強(qiáng)工藝操作、人體衛(wèi)生、環(huán)境衛(wèi)生；?使用高純化學(xué)試劑、高純水和超凈設(shè)備；?采用HCl氧化工藝，減少氧化過程中由氧化爐引入的鈉離子沾污。擴(kuò)散層表面的合金點(diǎn)、破壞點(diǎn)及解決方法√合金點(diǎn):擴(kuò)散后觀察到擴(kuò)散窗口內(nèi)有一層白霧狀的東西，或有小突起。在顯微鏡下觀察，前者是一些黑色小圓點(diǎn)，稱為合金點(diǎn)；還可能是一些黃亮色、透明的小突起，稱為破壞點(diǎn)；有時(shí)也統(tǒng)稱為合金點(diǎn)?！坍a(chǎn)生原因:?合金點(diǎn)是過多的雜質(zhì)原子堆積在一起與硅合金，往往是由雜質(zhì)和氧化硅組成的玻璃體；?破壞點(diǎn)是在擴(kuò)散過程中，由于腐蝕不當(dāng)、硅表面有缺陷、表面有沾污、硅片沒有烘干、室內(nèi)濕度太大、源變質(zhì)等原因，而在硅片表面造成局部損傷?！探鉀Q的辦法:?如果合金點(diǎn)很小，用95%-98%的濃硫酸煮30分鐘左右，可得到一定程度的消除；?在液態(tài)源磷擴(kuò)散時(shí)，多通入一些氧氣，對(duì)減少表面缺陷有明顯效果；?采用固-固擴(kuò)散或二氧化硅乳膠源擴(kuò)散，可得到較理想的表面狀態(tài)；?加強(qiáng)硅片表面清潔處理，并充分烘干，防止雜質(zhì)沾污。擴(kuò)散層表面白霧現(xiàn)象及解決方法√產(chǎn)生原因:?用固-固擴(kuò)散及液態(tài)源磷擴(kuò)散時(shí)，硅片表面有時(shí)出現(xiàn)白霧現(xiàn)象，在磷擴(kuò)散時(shí)，磷雜質(zhì)濃度過高以及石英管中偏磷酸產(chǎn)生大量的煙霧噴射在硅片表面，在快速冷卻過程中就產(chǎn)生了白霧。有白霧的硅片，與光刻膠的粘附性差，光刻腐蝕時(shí)易脫膠或鉆蝕。√解決辦法:?控制好氣體流量，磷源濃度不要過高；要經(jīng)常清洗處理擴(kuò)散石英管道。方塊電阻偏大及解決辦法√造成擴(kuò)散的方塊電阻偏大的原因:?擴(kuò)散窗口有氧化層，阻止了雜質(zhì)向硅內(nèi)擴(kuò)散。這是由攜帶源的氮?dú)庵泻休^多的水分和氧；雜質(zhì)源中含水分量較多；光刻不徹底，未將擴(kuò)散窗口氧化層去除干凈等因素造成。?擴(kuò)散系統(tǒng)內(nèi)的雜質(zhì)蒸汽壓低，在一定擴(kuò)散條件下使進(jìn)入硅體內(nèi)的雜質(zhì)含量減少。主要原因有:雜質(zhì)源變質(zhì)；源使用時(shí)間過長，使源中含雜質(zhì)量減低；系統(tǒng)漏氣；石英管內(nèi)源蒸汽飽和不充分；攜帶源的氣流過??；液態(tài)源擴(kuò)散時(shí)氧氣流量過小，使源分解不充分等。?溫度低或時(shí)間短，擴(kuò)散系數(shù)將變小，進(jìn)入硅中的雜質(zhì)總量減少。?再擴(kuò)散時(shí)，濕氧氧化時(shí)間過長或溫度過高，使氧化硅吸收了大量雜質(zhì)原子，結(jié)果使方塊電阻變大。√解決辦法:?氣體要經(jīng)過純化系統(tǒng)；?提高光刻技術(shù)，將擴(kuò)散窗口的氧化硅去除干凈；?擴(kuò)散源使用時(shí)間過長或變質(zhì)，應(yīng)及時(shí)更換新源；?嚴(yán)格控制擴(kuò)散溫度、時(shí)間和氣體流量；?氣體純化系統(tǒng)和擴(kuò)散系統(tǒng)要嚴(yán)密，防止漏氣。方塊電阻偏小及解決辦法√產(chǎn)生原因:?擴(kuò)散的方塊電阻偏小的原因與偏大的原因正好相反，主要是由于雜質(zhì)蒸汽壓過高、擴(kuò)散溫度太高或擴(kuò)散時(shí)間太長或攜帶源的氣體流量過大等原因造成?！探鉀Q辦法:?嚴(yán)格控制擴(kuò)散溫度、時(shí)間和氣體流量。預(yù)淀積時(shí)發(fā)現(xiàn)方塊電阻偏小或偏大，則在再分布時(shí)可通過改變通干氧、濕氧的先后順序或時(shí)間來調(diào)整。擴(kuò)散均勻性差及解決辦法√造成擴(kuò)散的均勻性差的原因有:?襯底材料（硅片）本身質(zhì)量問題；?硅片清洗處理不好，表面有局部沾污和氧化物。在相同的擴(kuò)散條件下，在有沾污和氧化物的區(qū)域雜質(zhì)原子擴(kuò)散進(jìn)去的數(shù)量、結(jié)的深度就與其他地方不一樣；?雜質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)和固溶度都與溫度有關(guān)，石英舟中各處的溫度若有差異，就會(huì)影響擴(kuò)散均勻性。特別是長石英舟、短恒溫區(qū)，其影響更明顯；?擴(kuò)散時(shí)，石英舟各處的雜質(zhì)蒸汽壓是不完全相同的，也會(huì)造成擴(kuò)散結(jié)果不均勻?！探鉀Q辦法:?選用質(zhì)量高的硅片，表面光亮、平整、無劃痕等；?認(rèn)真清洗硅片，盡量做到表面無沾污、無氧化物；?使用長恒溫區(qū)的擴(kuò)散爐。擴(kuò)散重復(fù)性差及解決辦法√造成擴(kuò)散的重復(fù)性差的原因有:?各次擴(kuò)散過程中，爐溫、時(shí)間變化較大；?石英管內(nèi)的雜質(zhì)蒸汽壓變化大；?各次硅片清洗處理程度有區(qū)別、即硅片表面清潔度不一樣；?工藝條件和工藝操作有小的改動(dòng)，如石英舟推進(jìn)石英管恒溫區(qū)里的位置各次不一樣等?！探鉀Q辦法:?精確控制爐溫和擴(kuò)散時(shí)間；?每天第一次擴(kuò)散前，將石英管道和石英舟在源蒸汽中飽和10分鐘左右，對(duì)擴(kuò)散重復(fù)性大有好處；?每次的硅片清洗和工藝操作要嚴(yán)格認(rèn)真。濃摻雜引起的問題:絲網(wǎng)印刷工藝廣泛應(yīng)用于地面太陽能電池的生產(chǎn)，為了形成質(zhì)量較高的歐姆接觸，需要在硅片表面形成一層重?cái)U(kuò)散層，然而重?cái)U(kuò)散層引起了一系列的問題?！探麕湛s?當(dāng)雜質(zhì)濃度過高，雜質(zhì)原子相互間就比較靠近，導(dǎo)致雜質(zhì)原子之間電子波發(fā)生交疊，使孤立的雜質(zhì)能級(jí)擴(kuò)展為能帶，統(tǒng)稱為雜質(zhì)能帶。雜質(zhì)能帶中的電子通過在雜質(zhì)原子之間的公有化運(yùn)動(dòng)參加導(dǎo)電的現(xiàn)象為雜質(zhì)帶導(dǎo)電。這時(shí)，雜質(zhì)電離能減小，雜質(zhì)能帶進(jìn)入了導(dǎo)帶或價(jià)帶，并與導(dǎo)帶或價(jià)帶相連，形成了新的簡并能帶，使能帶的狀態(tài)密度發(fā)生了變化，簡并能帶的尾部深入到禁帶中，成為帶尾，產(chǎn)生了禁帶寬度變窄的效應(yīng)。禁帶變窄減小了半導(dǎo)體中的本征載流子濃度。√死層效應(yīng):?但磷的擴(kuò)散過大時(shí),磷在硅中的分布有一個(gè)上限,這個(gè)上限等于在這個(gè)擴(kuò)散溫度下磷在硅中的固溶度。超過這個(gè)界限的磷將會(huì)結(jié)合進(jìn)富磷的凝結(jié)物中去。但在這樣過量的區(qū)域里,少數(shù)載流子的壽命顯著地減少。在太陽電池中,過量磷的區(qū)域總是在接近電池表面的地方。這就可能在靠近表面處產(chǎn)生一個(gè)“死層”,在這里因?yàn)樯贁?shù)載流子的壽命比較短,所以光生載流子被收集的機(jī)會(huì)比較小。4.3.2.3.擴(kuò)散器件的清洗 爐管污染來源大致可以歸納為晶片清洗后殘余在表面的化學(xué)藥品，晶片夾具殘余物，晶片于晶片盒接觸污染。為能保持管內(nèi)潔凈度，必須經(jīng)常清洗石英管?！蘐CA被廣泛地應(yīng)用于集成電路和半導(dǎo)體器件工藝，處理高溫過程的石英管。為保持電池質(zhì)量和爐管的潔凈，必須每天用TCA清洗爐管1小時(shí)?！虪t管，石英舟，石英勾，石英凳的清洗?用去離子水簡單沖洗內(nèi)外部。?用去離子水浸泡30分鐘，再用去離子水簡單沖洗。?用HCl:H20=1:10溶液浸泡40分鐘。?用去離子水沖洗10分鐘。?在爐膛內(nèi)低溫烘干后使用。?注:A.所有石英制品清洗中及清洗后均不可赤手觸摸，必須帶手套。?B.如果石英管沒有磨口，在完成第四步之后還可以用HF:H2O=1:10腐蝕30分鐘，再用大量去離子水沖洗10分鐘?！淘雌康那逑?去離子水:氫氟酸=5:1，浸泡1小時(shí)左右，用大量去離子水沖洗約10分鐘，在烘箱中烘大約2-3小時(shí)，烘干待用；?如果源瓶中有殘留的廢POCl3，在清洗源瓶前必須把殘留的源倒完，才能用A述的方法清洗；4.3.2.4.擴(kuò)散所用到的化學(xué)品及其性質(zhì)液氧（O2）√氧在常溫常壓下為無色無臭無味的氣體,液化后成藍(lán)色,氧本身不燃燒,但能助燃?！桃簯B(tài)氧能刺激皮膚和組織,能引起冷燒傷,從液態(tài)氧蒸發(fā)的氧氣易被衣服吸收,而且遇到任何一種火源均可引起燃燒?！桃貉跻枚磐咂炕蜍囐A運(yùn),存放時(shí)必須與可燃物隔絕,避免受熱。液氧車最好放在室外,如果發(fā)生火災(zāi),又來不及轉(zhuǎn)移時(shí),對(duì)槽車要澆水冷卻,以防受熱爆炸后流出的液氧急劇助長火勢(shì)。液氮（N2）√氮本身無毒,然而,高濃度的氮?dú)饪梢鹬舷?。液氮接觸皮膚能引起冷燒傷。吸入高濃度的氮?dú)獾幕颊邞?yīng)迅速轉(zhuǎn)移至空氣新鮮處,安置休息并保持溫暖,皮膚接觸液氮時(shí)立即用水沖洗,如果產(chǎn)生凍瘡時(shí)必須就醫(yī)診治?！痰?dú)庖檬軌轰撈績?chǔ)存,液氮要用絕熱容器、槽車貯運(yùn)?！坍?dāng)出現(xiàn)火情時(shí),不能往液氮容器中灌進(jìn)水,廢氣可排入大氣中。三氯氧磷（POCl3）√無色澄清液體。有刺激性氣味，強(qiáng)烈發(fā)煙，強(qiáng)烈刺激皮膚、眼和粘膜?！坛Ｒ蛉苡新葰饣蛭逖趸锥始t黃色?！淘吹谋４?POCl3必須在低溫避光保存，例如:在一般冰箱中保存?！虨榱吮ＷC擴(kuò)散前的均勻性，一致性，源應(yīng)該保持在0℃，或者至少在擴(kuò)散時(shí)間保持在0℃。三氯乙烷（TCA）√TCA高溫清洗爐管是一種先進(jìn)有效的工藝,但是TCA是一種有毒的化學(xué)溶劑,有較高的蒸氣壓?！蘐CA在高溫過程中能分解出對(duì)人體有害的劇毒物質(zhì)氯氣（Cl2）和光氣（COCl2）?！蘐CA要經(jīng)常保存在低于25℃和防止容器破碎的環(huán)境中?！蘐CA的轉(zhuǎn)移必須在通風(fēng)的條件下進(jìn)行,操作人員必須配戴穿防護(hù)服?！蘐CA在使用前，必須進(jìn)行安全檢查。所有操作人員必須經(jīng)過操作程序和安全規(guī)則的訓(xùn)練，未經(jīng)訓(xùn)練人員不得參加操作?！倘绨l(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象，操作人員必須馬上進(jìn)入緊急狀態(tài)和應(yīng)急處理程序。所有實(shí)驗(yàn)區(qū)人員必須立即戴上防毒面具，切斷TCA，調(diào)高氧氣流量至4L/分，然后撤離試驗(yàn)區(qū)，應(yīng)急處理程序時(shí)間不低于30分鐘。4.3.2.5.擴(kuò)散所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)高溫?cái)U(kuò)散的反應(yīng)偏磷酸的形成（偏磷酸毒性較大,偏磷酸是無色玻璃狀吸濕性塊狀物）磷硅玻璃的形成TCA與氧氣的反應(yīng)擴(kuò)散控制界面擴(kuò)散工藝的QC控制少子壽命測(cè)試方塊電阻測(cè)試雜質(zhì)分布圖洗磷控制界面4.4.刻邊工藝:4.4.1.p-n結(jié)分離工藝研究概況Rsh過小，就會(huì)有更多的電流通過Rsh泄漏到負(fù)極，導(dǎo)致電池的Jsc、FF及η降低。并聯(lián)電阻分體內(nèi)并聯(lián)電阻和邊緣并聯(lián)電阻。對(duì)于一個(gè)硅片來說，一般20％的泄漏電流通過體內(nèi)并聯(lián)電阻，而80％的泄漏電流通過邊緣并聯(lián)電阻。工業(yè)p-n分離的方法:√等離子刻蝕:等離子刻蝕用到毒性氣體CF4，電池片間層壓的過程中容易導(dǎo)致碎片、崩邊、崩點(diǎn)等問題，降低成品率，隨著切割技術(shù)的發(fā)展，硅片越來越薄，這個(gè)問題也更加突出?！桃部捎眉す饣蚪饎偸秾⑦吘壈l(fā)射極直接切掉，但減少了電池的有效面積。√Heijjo等人研究了一種堿液腐蝕去邊工藝,有效的提高了電池參數(shù)。√沖成公司將背部清洗工藝應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn),這種工藝對(duì)電池?zé)o任何損傷,而且速度較快,將背部淺淺的擴(kuò)散層去掉,達(dá)到了邊分離的效果。4.4.2.等離子刻蝕基本概念?等離子體:若采取某種手段，如加熱、放電等，使氣體分子離解和電離，當(dāng)電離產(chǎn)生帶電粒子密度達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，物質(zhì)狀態(tài)便又出現(xiàn)新變化。這時(shí)的電離氣體已不再是原來的氣體了，鑒于無論部分電離還是完全電離，其中的正電荷總數(shù)和負(fù)電荷總數(shù)在數(shù)值上總是相等的，故稱為等離子體。。√是帶電粒子和中性粒子組成的集合體。√它是一種導(dǎo)電流體，而又能在與氣體體積相比擬的宏觀尺度內(nèi)維持電中性?！虤怏w分子間并不存在靜電磁力，而電離氣體中的帶電粒子間存在庫侖力，由此導(dǎo)致帶電粒子群的種種集體運(yùn)動(dòng)?！套鳛橐粋€(gè)帶電粒子系，其運(yùn)動(dòng)行為會(huì)受到磁場的影響和支配。等離子體產(chǎn)生方法?氣體放電法（高頻氣體放電法,13.56MHz。）?射線輻照法?光電離法?激光等離子體?熱電離法?激波等離子體等離子體狀態(tài)的幾個(gè)區(qū)域4.4.3.刻蝕中的化學(xué)物質(zhì)四氟化碳（CF4）√四氟化碳在常溫常壓下為無色無臭有輕微醚味的氣體?？諝庵胁蝗紵?是比較穩(wěn)定的無毒物質(zhì)。但是在高溫時(shí),或與可燃?xì)怏w一同燃燒時(shí),分解出有毒的氟化物。4.4.4.刻蝕中的化學(xué)反應(yīng)刻蝕控制版面4.5.減反射膜制備減反射膜概況特點(diǎn):太陽能電池表面電介質(zhì)膜須具有減反射性、表面鈍化性能、化學(xué)穩(wěn)定性、高溫穩(wěn)定性、適于批量化和低成本等特點(diǎn)。√化學(xué)穩(wěn)定性? 對(duì)腐蝕物的不溶性。? 對(duì)腐蝕物的阻擋性。? 與基體形成強(qiáng)鍵，阻擋邊上或涂層上缺陷處的化學(xué)腐蝕。√高溫穩(wěn)定性?經(jīng)過高溫后它的物理性質(zhì)（剝落或裂開）、光學(xué)性質(zhì)（吸光性增加）、電學(xué)性質(zhì)（表面鈍化）不會(huì)變差?！膛炕偷统杀?對(duì)商業(yè)化的太陽能電池，高批量程度、低成本、高產(chǎn)量和高效率非常重要。?傳送帶傳輸硅片，傳送帶之間靠機(jī)械手轉(zhuǎn)移。各種減反射膜及其特點(diǎn):√二氧化硅（SiO2）?比較容易沉積，不需要專用設(shè)備。?“退火”SiO2有很好的鈍化性能。FZ-Si都取得了非常好的結(jié)果，效率可達(dá)到20.6%它的低折射率（n=1.46）,這對(duì)于加乙基醋酸乙烯（EVA）和玻璃（對(duì)大部分太陽光譜的折射系數(shù)是1.5）后封裝起來的太陽能電池來說,不易做減反射膜?！痰瑁⊿i3N4）?Si3N4的折射率較高,Si3N4在λ=300-1200nm波長范圍內(nèi)的折射率n=2.0-2.2,而且很少散射。?LPCVD制作的Si3N4膜耐化學(xué)腐蝕性很好,廣泛用于半導(dǎo)體工業(yè)。?Si3N4膜有較好的擴(kuò)散鈍化效果和更好的掩膜性能,這對(duì)選擇性發(fā)射極很有意義。?Si3N4膜最大的不足是對(duì)硅片幾乎沒有表面鈍化性能。在沉積Si3N4之前,應(yīng)先生長一層熱氧化SiO2以鈍化表面。UNSW用Si3N4/SiO2結(jié)構(gòu)制備的FZ硅太陽能電池效率達(dá)到19.2%,多晶硅太陽能電池效率也達(dá)到17.5%。可改變現(xiàn)有LPCVD設(shè)備結(jié)構(gòu)來提高Si3N4中氫原子濃度（SiNx:H）,期的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示當(dāng)太陽能電池的LPCVDSiN膜在氫等離子氣氛中處理后,效率可提高5％左右。√二氧化鈰（CeO2）?制備方法:射頻（rf）法、蒸發(fā)法、離子束沉積法。?CeO2的折射系數(shù)比較高，禁帶寬度為5.5eV，比較適合作為DLAR膜的底層。二氟化鎂（MgF2）作為頂層，CeO2作為底層，拋光硅片上理論和實(shí)驗(yàn)上MgF2/CeO2膜的平均反射率分別為1.7和2.8%(400-1100nm)CeO2的晶格常數(shù)和硅的相同，這或許可以很好的鈍化硅表面。CeO2膜比較易于在（111）方向取向。人們發(fā)現(xiàn)，CeO2膜在（111）硅片上易于達(dá)到高質(zhì)量的晶體層，當(dāng)在（100）硅片上生長時(shí)，在CeO2/Si界面處有大量的缺陷?！萄醯瑁⊿iON）?制備方法：PECVD.LPCVD.SiO2膜的氮化。?膜的氮：氧（N:O）比率可以變化，可以在硅的界面增加氮的濃度，減小扭曲硅-氧鍵的濃度，較低表面態(tài)的密度。?SiON的鈍化效果比較差，表面復(fù)合速度高達(dá)10000cm/s，而且折射率較低（n≈1.7）?！塘蚧\膜（ZnS）?制備方法：熱蒸發(fā)工藝沉積、濺射、噴涂熱分解法沉積。?但它和氟化鎂（MgF2）共用組成空間電池用的雙減反射膜乙在實(shí)驗(yàn)室廣泛應(yīng)用。最常用的雙反射層減反射膜為110nmMgF2/35nmZnS，在界面生長一層20nm厚的SiO2膜。?雖然高溫蒸發(fā)工藝能提高ZnS膜的化學(xué)和機(jī)械穩(wěn)定型，但其在水溶液中不十分穩(wěn)定?！潭趸仯═iO2）? 制備方法:常壓化學(xué)氣相沉積（APCVD）、噴射沉積法、旋轉(zhuǎn)涂布法。? 直到九十年代，TiO2都是PV工業(yè)的主要減反射膜。? 高折射系數(shù)（n=1.90-2.45），其對(duì)波長大于350nm光的消光系數(shù)小于0.1，商業(yè)封裝后TiO2太陽能電池的效率提高3％。? 玻璃/TiO2/絨面硅片在450－1020nm范圍內(nèi)的反射率小于5%，在整個(gè)波長范圍內(nèi)的平均反射率可達(dá)5.8%。這對(duì)于封裝后SLAR膜太陽能電池來說效果非常好。? λ0=600nm最小反射率的結(jié)構(gòu)為低折射率的上層（ntop=1.579,dtop=95.0nm）和高折射率的下層(nbot=2.494,dbot=60.1nm)的DLAR在拋光硅片上取得較好的效果。? 一些研究者還研究了三氧化二鋁(Al2O3)/TiO2的光學(xué)性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)其效率提高將近3.5%。? 對(duì)硅片表面沒有鈍化效果。需在下面制備一層SiO2，但其對(duì)SiO2鈍化層的的厚度敏感。? TiO2膜還具有很好的化學(xué)穩(wěn)定性、高溫穩(wěn)定性、低成本、適于大批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。研究者研究了在微氧環(huán)境下通過蒸發(fā)或?yàn)R射工藝制備的二氧化鈦膜，這種膜實(shí)際上是非侖量比的TiO2-x膜。理論上計(jì)算的TiO2的UV下光學(xué)損失如下圖所示:從圖中可以看出,主要的光學(xué)損失是1mm厚的EVA層,TiO2吸收很少的光,表層玻璃吸收的光可忽略不計(jì)。幾種AR膜的性能比較?最佳反射率在正常入射光束中從覆蓋了一層厚度為d1的透明層的材料表面反射的能量所占比例的表達(dá)式為其中r1.r2由下式得出n0、n1.n2分別為空氣、透明層、材料的折射率當(dāng)n1d1= 0/4時(shí)，反射有最小值：如果反射率是其兩邊材料的折射率的幾何平均值（n1=n0n2）,則反射值為零。對(duì)于在空氣中的硅電池（nsi=3.8）,減反射膜的最佳折射率是硅折射率的平方根（即nopt=1.9）。電池通常是裝在玻璃之下（n0=1.5）。這使減反射膜的折射率的最佳值增加到大約2.3。4.5.2.二氧化鈦（TiO2）制備所需要的化學(xué)試劑鈦酸丁酯（Ti(OC2H5)4）√無色至淺黃色液體。在-55時(shí)為玻璃狀固體,置空氣中易固化成透明細(xì)片。遇水分解。形成TiO2膜層的主要物質(zhì)。乙酸正丁酯（CH3COOC4H9）√無色液體,帶有水果香味。能溶于120份水中（25）；能與酒精及醚相混合。稀釋劑,是涂層各組分均勻混合。2-乙基己醇（CH3(CH2)3CH(C2H5)CH2OH）√無色液體,能溶于多數(shù)溶劑,微溶于水。是霧化劑,它是形成連續(xù)和均勻液態(tài)膜的關(guān)鍵組分。異丁醇（CH3CH(CH3)2）√無色透明液體。帶有特殊的臭味。但刺激性較小。均涂劑,有助于成膜后的均勻性。4.5.3.二氧化鈦（TiO2）制備所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)減反射膜制備控制界面4.6.鈍化工藝鈍化的研究概況表面雜質(zhì)、表面缺陷√多晶硅材料的缺點(diǎn)之一是表面的不均一性,這些不均一性包括多晶硅材料的晶界及晶粒內(nèi)部諸如斷層等缺陷√外來表面缺陷與加工工藝聯(lián)系有很大關(guān)系,例如表面的錯(cuò)層損傷、化學(xué)沉積物和金屬沉積物。√體內(nèi)雜質(zhì)和體內(nèi)缺陷?體內(nèi)存在很多雜質(zhì)，極易成為復(fù)合中心。√減小半導(dǎo)體表面復(fù)合速度的方法?表面態(tài)密度的減小:表面態(tài)密度Nst可通過在半導(dǎo)體表面沉積或生長一層鈍化膜或把樣品浸入到極性液體中而迅速減小。?可通過在半導(dǎo)體表面形成一個(gè)內(nèi)部電場減小表面一種電荷載流子（電子或空穴）的濃度。（如形成p-n結(jié)或形成p+-p結(jié)的背場）?通過氫化處理鈍化復(fù)合中心。?通過吸雜工藝將金屬雜質(zhì)析出。√鈍化的工藝發(fā)展?熱氧化SiO2不但大大減小了表面態(tài)密度Nst，同時(shí)通過氧正電荷實(shí)現(xiàn)場效應(yīng)鈍化。?在氧化層表面蒸鍍一層鋁，然后在400℃退火20min，鋁退火后生成了氫原子（鋁與氧化層中剩余的水反應(yīng)生成氫），氫原子有效減小了Si-SiO2表面態(tài)密度。?二氧化硅（傳統(tǒng)爐、快速熱處理或PECVD沉積）和等離子氮化硅組成的雙層膜對(duì)均勻摻雜和非均勻摻雜的硅片也有很好的效果和UV穩(wěn)定性。?把硅片浸入到特殊的液體中也會(huì)起到很好的鈍化效果。對(duì)于一些酸（HF和H2SO4）,可在n-Si高阻值FZ硅表面得到小于1cms-1的復(fù)合速度。還可用碘酒溶液。?用NH4F處理過后,再用紫外光純化的水處理后,可得到較小的表面態(tài)密度,再空氣中的穩(wěn)定性也非常好。?可用HF/HNO3體系在硅片表面腐蝕一層多孔硅,多孔硅中存在有Si-H鍵,很好的鈍化硅表面。4.6.2.氫化氮化硅（a-SiNx:H）的研究概況光學(xué)性能√a-SiNx:H有很好的光學(xué)性能,其折射率個(gè)隨工藝條件在很寬的范圍內(nèi)變化?！涛捶庋b的a-SiNx:H膜電池能取得非常好的電池參數(shù),玻璃封裝后的結(jié)果顯示,a-SiNx:H單反射膜（Jsc=34.1mA/cm2）和TiO2/20nm-SiO2（Jsc=34.0mA/cm2）雙反射膜的效果相近?！滩Ａ伦詈玫男Ч莕=2.23,平均反射率和平均吸收率分別為RW=4.37和AW=1.03%?！屉p反射層的反射率比單反射層低（RW=2.96%）,但由于下層a-SiNx:H引起的吸收系數(shù)升高（AW=1.74%）導(dǎo)致了總體參數(shù)下降。√a-SiNx:H/SiO2對(duì)鈍化效果的提高很好的解決了高溫過程引起的a-SiNx:H鈍化效果的降低。√由于其低的沉積溫度和高的氫含量,a-SiNx:H比SiN膜的密度低?！谈邭浜渴菇z網(wǎng)印刷電池?zé)┕に嚂r(shí)出現(xiàn)酷熱現(xiàn)象。a-SiNx:H的陷光系數(shù)隨Si:N比率的增加而迅速增加,當(dāng)膜折射率到n=2.8時(shí),在短波段有很少的透射。n=2.3有明顯的吸收損失,導(dǎo)致JSC至少1mA/cm2的損失。鈍化性能√以前,人們認(rèn)為a-SiNx:H膜的鈍化效果是因?yàn)槟ぶ泻写罅康臍?飽和了表面的懸掛鍵。最近,人們認(rèn)為其鈍化效果主要是膜中含有固定正電荷密度,在p-硅表面形成一層倒置層?！痰璧拟g化作用在背面有鋁背場和適當(dāng)?shù)睦鋮s退火工藝時(shí)更加明顯。制備方法:√氮離子植入硅，含氮?dú)夥罩袨R射硅、常壓化學(xué)氣象沉積（APCVD），低壓化學(xué)氣相沉積（LPCVD），等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積（PECVD）。平板法管式紫外光誘導(dǎo)微波遠(yuǎn)程PECVD加磁場的連續(xù)式遠(yuǎn)程PECVD可實(shí)現(xiàn)每小時(shí)1500個(gè)硅片的生產(chǎn)量,膜的質(zhì)量更加穩(wěn)定。氮化硅膜的顏色與厚度的對(duì)比表顏色厚度（埃）顏色厚度（埃）顏色厚度（埃）硅本色0-200很淡藍(lán)色1000-1100藍(lán)色2100-2300褐色200-400硅本色1100-1200藍(lán)綠色2300-2500黃褐色400-500淡黃色1200-1300淺綠色2500-2800紅色550-730黃色1300-1500橙黃色2800-3000深藍(lán)色730-770橙黃色1500-1800紅色3000-3300藍(lán)色770-990紅色1800-1900淡藍(lán)色930-1000深紅色1900-21004.6.3.氮化硅所用到的化學(xué)物質(zhì)硅烷（SiH4）√硅烷在常溫常壓下為具有惡臭的無色氣體，在室溫下著火。√硅烷是強(qiáng)還原劑，與重金屬鹵化物激烈反應(yīng)，與氯、溴發(fā)生爆炸性反應(yīng)，與四氯化碳激烈反應(yīng)?！坍?dāng)硅烷大量泄漏時(shí)，緊接著就要著火。應(yīng)盡可能去關(guān)閉閥門以止住氣體的流出。氨（NH3）√氨在常溫常壓下為具有特殊刺激惡臭的無色有毒氣體，比空氣輕，氨在常溫下穩(wěn)定，但在高溫分解生成氫和氮?！贪背蓧A性，具有強(qiáng)腐蝕性，易溶于水，并生成氫氧化胺即氨水，對(duì)銅、銀、錫、鋅及其合金發(fā)生激烈作用?！套罡呷菰S濃度:25ppm（18mg/m3），對(duì)人身體有刺激作用?！坍?dāng)出現(xiàn)氨泄漏時(shí)用濕草席等蓋在泄漏處或漏出來的氨液上，然后從遠(yuǎn)處用水管沖洗。氣體大量噴出時(shí)，在遠(yuǎn)處用噴射霧狀水吸收之。液體附著物要用大量水沖洗或用含鹽酸的水中和。4.6.4.氮化硅制備的化學(xué)問題4.7.鋁背場工藝太陽能電池鋁背場的研究提高電壓的機(jī)制pqVn+-pEFpFnE

+n＋Pn結(jié)能帶圖及其開路電壓qVn-pnqVn+-pEFpFnE

+n＋pEFnqVn+-p-n+這里很明顯背靠背擴(kuò)散后能帶圖及其電壓WPW2W

P+W1WnqV2p＋nS

+E

＋Fp

nqVSnpn

-P

1q（V

＋

-V

）FnE

+qV1EFpP-P

2q（V

+-V

）n＋鋁背場燒結(jié)后在背面形成了p+層,提高了開路電壓。降低表面復(fù)合速度背面復(fù)合速度隨燒結(jié)溫度升高、Al沉積量的增大減小。背反射效果Al背反射器對(duì)紅光的反射率隨膜厚增大減小,隨溫度升高減小。比較好的BSF的燒結(jié)溫度在800℃－850℃,當(dāng)在硅片上Al層在高溫下燒結(jié)時(shí)后,SIMS數(shù)據(jù)顯示在硅片的各個(gè)部分BSF很不均勻,這是因?yàn)槌练e的鋁層比較薄,且硅鋁的不理想共熔。腐蝕掉表面鋁后,硅片表面的SEM圖顯示硅片表面很粗糙,這可認(rèn)為是硅優(yōu)先熔融的結(jié)果,與硅片斷層的密度,鋁層與硅片的粘結(jié)性和晶粒的取向有關(guān)。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),燒結(jié)后,鋁層和硅表面有一些裂痕,這些裂痕增大了表面復(fù)合速度當(dāng)硅片背面沉積鋁或絲網(wǎng)印刷鋁后,燒結(jié)溫度越高,硅片對(duì)長波段光的反射率越低,但接觸越好。因此,在燒結(jié)BSF時(shí),必須選擇一個(gè)合適的溫度,以使其具有較好的反射效果和較好的歐姆接觸。鋁的吸雜鈍化效果√一些研究者發(fā)現(xiàn)鋁的存在會(huì)在多晶硅內(nèi)引入深能級(jí)提高晶界（GB）的勢(shì)壘?！啼XBSF對(duì)GB勢(shì)壘的提高與退火過程中鋁陷阱對(duì)快速擴(kuò)散金屬雜質(zhì)吸雜有關(guān),也可能是擴(kuò)散的鋁原子對(duì)晶界處懸掛鍵的飽和作用?！坍?dāng)溫度比共熔點(diǎn)（557℃）高很多的情況下,金屬原子在硅－鋁合金的溶解能力比硅中大的多?！淘诳焖倮鋮s（60Kmin-1）工藝中,快速擴(kuò)散金屬離子由于淬火過程保留在了鋁擴(kuò)散區(qū)?！坍?dāng)將鋁背場與氮化硅膜同時(shí)應(yīng)用于多晶硅太陽能電池的生產(chǎn)時(shí),正表面的SiNx誘導(dǎo)氫化和背面Al-Si合金對(duì)提高少子壽命有相互促進(jìn)作用。4.7.2.燒結(jié)后鋁背場引起的問題硅片彎曲在溫度為T1時(shí)，時(shí)，硅與鋁漿電極二者的長度相等，當(dāng)溫度升高(或降低)至T2時(shí)，時(shí)，硅與鋁漿的長度變化量分別是△L1.△L2當(dāng)會(huì)發(fā)生彎曲由于電池板很薄,可認(rèn)為是二維平面問題。對(duì)二維平面線應(yīng)變的物理方程可寫成如下形式其中彈性體都均勻升高溫度T,每個(gè)微分體可以自由膨脹而不受阻礙。熱烘干時(shí)可以認(rèn)為整個(gè)過程中太陽電池板是均勻受熱的,內(nèi)部不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力。是由于受熱不均勻在內(nèi)部將產(chǎn)生熱應(yīng)力，其原因是彈性體中各微分體雖然發(fā)生伸長，但在一個(gè)連續(xù)的彈性體中這樣的伸長是不自由的。燒結(jié)過程中，由于升溫降溫速獨(dú)非常快，可認(rèn)為是這種不均勻受熱，發(fā)生彎曲。材料熱膨脹系數(shù)（TCE）和彈性模數(shù)對(duì)硅片的彎曲也有很大的影響。因此改變鋁成分時(shí)彎曲度有很大的變化。并隨鋁厚度增加有增大趨勢(shì)，而且，電池片彎曲度越大，其電池性能參數(shù)越差。影響因素:溫度、帶速，即正面電極的形狀。溫度越高，網(wǎng)帶速度越慢，彎曲度越大。溫度對(duì)彎曲度的影響要比網(wǎng)帶速度大。加大正表面銀的覆蓋面積，硅片的彎曲度會(huì)有所降低。?鋁包、鋁球硅鋁形成歐姆接觸時(shí)，在互擴(kuò)散過程中會(huì)形成鋁針和蝕坑。研究表明，“鋁針”現(xiàn)象是Al-Si界面所發(fā)生的不均勻互擴(kuò)散結(jié)果。Si在Al中有很大的固熔度，而Al在Si中的固熔度卻極小。在退火溫度下，這種溶解度的差異在退火時(shí)造成了界面互擴(kuò)散的差異，它導(dǎo)致物質(zhì)Si的單向遷移，在界面的Si一側(cè)產(chǎn)生空穴。解決辦法:鋁球和鋁包可能是由于燒結(jié)工藝后段降溫速度的問題，可適當(dāng)調(diào)節(jié)后段溫區(qū)的溫度（配合帶速調(diào)整）。背場印刷設(shè)計(jì)界面背場印刷控制界面背場燒結(jié)界面背場燒結(jié)后QC測(cè)試4.8.表面電極工藝表面電極的研究概況通過高溫?zé)Y(jié)過程使電極與半導(dǎo)體形成歐姆接觸。金屬/硅之間接觸性能的提高對(duì)電池光電轉(zhuǎn)換效率的提高非常重要。串聯(lián)電阻每升高1Ω-cm2,FF降低0.041（假設(shè)并聯(lián)電阻足夠大）。材料參數(shù)、工藝條件（例如發(fā)射極背面濃度、金屬材料的選取、印刷方法、燒結(jié)條件等）對(duì)形成好的電極接觸性能非常重要。接觸形成機(jī)理包括,高溫?zé)Y(jié)（700℃－800℃）、玻璃體的流化、表面濕化、腐蝕減反射膜和硅發(fā)射極等。金屬漿料需要好的流變學(xué)性能、好的電導(dǎo)率、好的可焊性等。金屬漿料包括玻璃粉（SiO2,B2O3,PbO和ZnO）,金屬粉（表面漿料為Ag,背面漿料為Ag/Al）及粘結(jié)物質(zhì)。燒結(jié)機(jī)制主要是晶體結(jié)構(gòu)和多孔結(jié)構(gòu),接觸界面（2區(qū)）主要是無定形非晶高密度結(jié)構(gòu),與硅片緊緊貼合在一起。實(shí)際上,為了增加吸光效果,須對(duì)硅片進(jìn)行絨面化處理。然而,在絨面硅的表面很難形成好的電極接觸性能。改變適當(dāng)?shù)臒Y(jié)方式,銀漿中的銀硅界面的空氣和有機(jī)物很容易釋放,使銀漿中的微孔數(shù)量和微孔尺寸減小,形成好接觸性能。電極種類:√一種摻磷銀漿(SDP)PV168在淺結(jié)表面合金化過程中形成了較好的歐姆接觸，很好的利用了選擇性發(fā)射極的概念?！蘐i/Pd/Ag電極√Cu/Ti電極√Cu/Ti/TiN電極√Cu/Ni電極絲網(wǎng)印刷點(diǎn)及制備方法:√絲網(wǎng)印刷√滾筒印刷絲網(wǎng)印刷缺點(diǎn):√電極的厚度難以控制?！虄r(jià)格較高（太陽電池～40％成本來自金屬電極）?！?hào)啪€結(jié)構(gòu)不易控制?！滩牧习ㄓ泻U物。電極柵線設(shè)計(jì)發(fā)射極的橫向?qū)与娮枰鸬墓β蕮p失:柵線電阻引起的功率損失:柵線與半導(dǎo)體的接觸電阻引起的功率損失:bus線電阻引起的功率損失:柵線引起的光學(xué)功率損失:bus線引起的光學(xué)功率損失:當(dāng)bus線上的光學(xué)損失和電阻引起的損失相等時(shí)柵線間距（S）和柵線寬度（Wf）的優(yōu)化比較復(fù)雜,當(dāng)S趨于零和并滿足時(shí)可達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過牛頓迭代法可得到優(yōu)化的S。雖然假設(shè)Jmp/Vmp為常數(shù)與柵線優(yōu)化設(shè)計(jì)矛盾,因?yàn)?這忽略了發(fā)射極設(shè)計(jì)對(duì)電壓和電流的影響,但Jmp/Vmp的變化相對(duì)較小（經(jīng)典值為經(jīng)典值為0.055-0.06）,對(duì)柵線設(shè)計(jì)的影響非常不明顯（3%）。電極的工業(yè)化設(shè)計(jì)4.8.2.基本概念歐姆接觸√金屬與半導(dǎo)體間沒有整流作用的接觸稱為歐姆接觸。在這種接觸中，電流通過接觸時(shí)的壓降往往小到可以不計(jì)?！讨苽浞椒??如果金屬本身是半導(dǎo)體的施主或受主元素，而且在半導(dǎo)體中有高的固溶度，就用合金法直接在半導(dǎo)體中形成金屬-N+或金屬-P+區(qū)。?如果金屬本身不是施主或受主元素，可在金屬中摻入施主或受主元素，用合金法形成歐姆接觸。?另一種方法是在半導(dǎo)體中先擴(kuò)散形成重?fù)诫s區(qū)，然后使金屬與半導(dǎo)體接觸，形成歐姆接觸。帶速√英寸/分鐘（ipm）是英制單位，1英寸=2.5厘米。√毫米/分鐘（mm/min）是國際單位。√主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/min）4.8.3.電極工藝及其相關(guān)問題絲網(wǎng)印刷的原理√帶有掩模的絲網(wǎng)和待印的基片固定在印刷機(jī)上,在末印刷時(shí),兩者之間保持一定的距離。√印刷刮板沿絲網(wǎng)移動(dòng)時(shí),把漿料壓入網(wǎng)孔中,同時(shí)刮板對(duì)漿料產(chǎn)生剪切作用,而漿料因具有觸變性,在刮板切應(yīng)力作用下,黏度迅速降低?！坦伟鍓合陆z網(wǎng)與基片相接觸的瞬間,網(wǎng)孔中的漿料也與基片相接觸,當(dāng)刮板剛一掠過之后,絲網(wǎng)即依靠彈力迅速復(fù)位而基片脫離接觸?！痰捎诖藭r(shí)漿料的粘度很抵,絲網(wǎng)對(duì)其作用力比向下的力小得多。因此,在絲網(wǎng)彈回的過程中,網(wǎng)孔中的漿料就被轉(zhuǎn)印到基片上?！檀撕?由于作用于漿料的切應(yīng)力已消除,因此漿料黏度迅速增大,從而保證了漿料在基片上不致過流。其極低的流動(dòng)性僅能使?jié){料上的絲網(wǎng)印痕流平、消失,而不會(huì)影響印刷圖案的清晰度。漿料√對(duì)于