多晶硅太阳电池培训课件.ppt

1、多晶硅太阳电池培训一期太阳电池生产大致分为：1，制绒2，清洗3，扩散4，刻蚀5，PECVD6，印刷烧结7，测试分档制绒 去除损伤层 形成减反射绒面（陷光结构）目的：多晶制绒:水洗槽水洗槽酸制绒机制绒槽烘干扩散前清洗原材料检验碱洗槽水洗槽酸洗槽SCHMID 大致构造“一化一水”，硅片每经过一次化学品，都会经过一次水喷淋清洗。上片刻蚀槽HNO3/HF水喷淋碱洗槽KOH水喷淋去PSG槽HF水喷淋下片风刀多晶制绒原理：在酸性溶液的腐蚀作用下硅片表面产生蜂窝状绒面，该腐蚀现象可以用氧化化学腐蚀的理论进行解释。化学反应方程如下：硅被HNO3氧化，反应为：用HF去除SiO2层，反应为：总反应为总反应为：4N

2、OO2H3SiO4HNO3Si223O2HSiFH6HFSiO26224NOO8HSiF3HHF814HNO3Si2623生产规范：不允许手直接接触硅片，需佩戴PVC手套。手套污染后必需更换。制绒后硅片上表面制绒后硅片上表面:颜色较亮颜色较亮制绒后硅片下表面制绒后硅片下表面:颜色较暗（作为扩散面）颜色较暗（作为扩散面）制绒设备运行过程中必须确保负压排风系统运行正常。制绒设备的观察窗在生产过程中除维修外必须关闭，如确实需要开启，处理完问题后必须及时关闭；设备运行过程中，严禁将身体的任何部位伸入设备内，任何情况下严禁单独在设备内工作。在使用腐蚀性化学制品时必须做好防护工作。设备使用过程中各部位必须

3、保持清洁，要求定期清理碎片和清洗槽体。操作人员必须按要求佩戴好防护用品，严禁裸手接触硅片。1、腐蚀深度，即硅片减少的厚度（腐蚀速率）工艺关键控制点：2、溶液配比，自动补液量3、温度(制绒槽反应的温度)4、带速，制绒槽循环流速等清洗 ：为了保证多晶电池制绒后，进行扩散工序时，硅片表面的清洁、干燥，利用盐酸、氢氟酸和去离子水，去除硅片表面残留的溶液和杂质；利用甩干机将硅片表面的水甩干。生产注意点：硅片经清洗后表面脱水效果良好，甩干后表面清洁、干燥。操作要求操作要求:1，要求员工生产或维修等作业时，需按要求着装，佩戴干净的手套；2，要求加换液操作时，需先擦拭干净化学品瓶的外壁，换液时需对各槽进行清洗

4、并取出清洗槽中残留的碎硅片。3，清洗机槽体、进出料口需保持清洁；4，甩干机内部需保持干净；5，晶片盒，花篮等按规定区域存放，避免沾污引入清洗甩干过程注意事项：注意事项：清洗机的酸液排放量和频次需要与外围废水处理能力相适合，避免环境事故；进行加液和换液操作时，人员需按规定佩戴劳保用品；正常生产时，清洗机的窗口需关闭，保证抽风效果，避免酸雾外泄；遇到酸泄露或人员接触酸液后，需按照MSDS（化学品安全说明书）的方法进行正确处理；甩干机运转未停止时，禁止开盖；正常生产时，关闭清洗机的照明灯扩散 制作太阳电池的硅片导电类型是P型的，也就是说在制造硅片时，已经掺进了一定量的硼元素，使之成为P型的硅片。如果

5、我们把这种硅片放在一个石英容器内，同时对此石英容器内加热到一定温度，并将含磷的气体通入这个石英容器内，这时施主杂质磷可从化合物中分解出来，在容器内充满着含磷的蒸汽。磷原子能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。在有磷渗透的一面就形成了N型，在没有渗透的一面是原始P型的，这样就达到了在硅片内部形成了所要的PN结。-这就是所说的扩散扩散。扩散目的：扩散目的：在硅片表面，通过三氯氧磷液态源扩散的办法形成PN结。扩散装置示意图扩散装置示意图扩散原理扩散原理 POCl3在高温下（600）分解生成五氯化磷（PCl5）和五氧化二磷（P2O5），有充足的氧气时，其反应式如下：25

6、223ClOPC600OPOCl 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：4P5SiO5SiO2P252扩散重要衡量数据方块电阻：方块电阻：就是表面为正方形的半导体薄层，在电流方向所呈现的电阻。生产规范：1、扩散上、下片时，规范操作，轻拿轻放，过程中硅片不得撞击石英舟槽、舟杆,舟壁(严禁听到硅片撞击石英舟的声音)2、注意工艺卫生，及时更换PVC手套，严禁手直接接触硅片。3、工作现场禁止进食和饮水。生产关注点：生产关注点：电阻大小控制电阻大小控制 温度曲线，工艺程序运行是否正常（时间，温度）炉门密封性 磷源（源温，磷源剩余量，漏液）极差控制极差控制 炉

7、门密封性 温度补偿 调整气流配比(N2；O2；LN2)少子寿命控制少子寿命控制 炉管以及舟的清洗，饱和 操作规范性，人为污染 设备因素设备因素 中途跳闸，中途降温 温度、流量异常 尾管不热（尾管堵塞）尾管热，炉内尾管断裂 均流板 保温棉 偏磷酸污染 操作因素操作因素 程序加载错误 程序跳步 提前结束 提前运行 水痕，指纹等污染导致的颜色异常片注意事项：注意扩散炉高温危险。保持扩散炉台面的清洁。保持生产用具的清洁。定期清洗石英炉管、石英舟等物件。按照净化间要求着装。装、卸硅片时，需带棉布和PVC双层手套，刻蚀目的：经过SCHMID化学溶液刻蚀的处理，将扩散后硅片的背面和边缘进行刻蚀，去除PN结（

8、只保留正面的PN结），同时去除正面的PSG（磷硅玻璃）。水洗SCHMID刻蚀镀膜刻蚀扩散碱洗HF酸洗水洗吹干水洗刻蚀流程：刻蚀原理：同制绒原理。去PSG原理：扩散过程中在硅片表面形成一层含有磷元素的SiO2，称之为磷硅玻璃。O2HSiFH6HFSiO26221、腐蚀深度，即硅片减少的厚度（腐蚀速率）工艺关键控制点：2、溶液配比，自动补液量3、温度(制绒槽反应的温度)4、带速，烘干情况等 刻蚀：通过HF-HNO3溶液与硅片的化学反应去除边缘及背面的P-N结。腐蚀深度：通过称量SCHMID刻蚀前后硅片的减重量（g）计算出的硅片单面腐蚀厚度（um）。目的：降低反射率，对硅片表面进行钝化。等离子的概念

9、及其优势：等离子体-电子、正离子和中性粒子混合组成的一种形态。CVD(化学气相沉积）通常需要较高温度，等离子体可以显著降低反应温度，降低生产成本。PECVD（等离子增强化学气相沉积）（等离子增强化学气相沉积）PECVD技术原理是利用低温等离子体作能量源，样品置于低气压下辉光放电的阴极上，利用辉光放电（或另加发热体）使样品升温到预定的温度，然后通入适量的反应气体，气体经一系列化学反应和等离子体反应，在样品表面形成固态薄膜。yx34NSiNH SiH原理：按镀膜方式分类：直接法（按镀膜方式分类：直接法（Centrotherm），间接法），间接法（Roth&Rau）直接法直接法管式炉：管式炉：Cen

10、trotherm。硅片直接接触等离子体，直。硅片直接接触等离子体，直接作为电极的一部分。石英管作为沉积腔室，使用电阻炉作为接作为电极的一部分。石英管作为沉积腔室，使用电阻炉作为加热体，将一个可以放置多片硅片的石墨舟插进石英管中进行加热体，将一个可以放置多片硅片的石墨舟插进石英管中进行沉积。沉积。优点优点:成膜均匀致密，并可以改善某些物理特性；成膜均匀致密，并可以改善某些物理特性；缺点缺点:(1):(1)对硅片表面有损伤对硅片表面有损伤(微观结构）；微观结构）；(2)(2)硅片表面特性（角锥体等）影响辉光放电，电导率硅片表面特性（角锥体等）影响辉光放电，电导率 影响等离子场均匀性；影响等离子场均

11、匀性；(3)PECVD(3)PECVD的气流是从石英管一端引入，这样也会造成的气流是从石英管一端引入，这样也会造成工工 艺气体分布的不均匀艺气体分布的不均匀。一、一、PECVD的认识的认识间接法间接法平板型：平板型：Roth&Rau。待沉积的硅片在等离子区域之。待沉积的硅片在等离子区域之外，等离子体不直接打到硅片表外，等离子体不直接打到硅片表 面，硅片也不是电极的一部面，硅片也不是电极的一部分。使用微波作为激发等离子体的频段。微波源置于样品区域分。使用微波作为激发等离子体的频段。微波源置于样品区域之外，先将氨气离化，再轰击硅烷气，之外，先将氨气离化，再轰击硅烷气，产生产生SiNx分子沉积在分子

12、沉积在样品表面。样品表面。优点：优点：(1)频率高，沉积速率比直接的要高很多频率高，沉积速率比直接的要高很多，产量大；产量大；(2)表面损伤小；表面损伤小；缺点缺点：(1)频率高，难以达到大面积均匀性；频率高，难以达到大面积均匀性；(2)成膜疏松；成膜疏松；一、一、PECVD的认识的认识石墨舟：石墨舟：用于管式PECVD，主要由石墨片及陶瓷棒构成，陶瓷棒起到绝缘作用，石墨片用于导电形成相应的反应磁场；舟内有卡点，每片为三个点，用于固定硅片。注意事项注意事项1、预热：为了将石墨舟内的水分彻底烘干、使舟的热膨胀系数及导电、预热：为了将石墨舟内的水分彻底烘干、使舟的热膨胀系数及导电性能稳定，否则影响

13、镀膜质量。性能稳定，否则影响镀膜质量。2、预处理：、预处理：由于氮化硅在硅片和石墨表面的沉积速率不一致，由于氮化硅在硅片和石墨表面的沉积速率不一致，为了减少舟在硅片反应过程中对氮化硅的吸收，对舟进行预先反应为了减少舟在硅片反应过程中对氮化硅的吸收，对舟进行预先反应。未。未处理后果处理后果:边缘发红。边缘发红。3、检查吸笔头是否清洁：吸笔头会与硅片表面产生摩擦、检查吸笔头是否清洁：吸笔头会与硅片表面产生摩擦,镀膜后会留下镀膜后会留下“吸笔印吸笔印”或者一道或者一道“划痕划痕”，影响外观。，影响外观。吸笔4、舟和桨从炉管中出来后带有高温，移动小车时要注意不舟和桨从炉管中出来后带有高温，移动小车时要

14、注意不要被烫伤；要被烫伤；5、工艺气体为、工艺气体为SiH4和和NH3，二者均有毒，且，二者均有毒，且SiH4易燃易爆；易燃易爆；6、设备运行时产生微波辐射，需要及时检测微波是否泄漏。、设备运行时产生微波辐射，需要及时检测微波是否泄漏。八、判断八、判断PECVD 产出硅片的质量产出硅片的质量镀膜时间太短色斑色差水纹印上片和下片前都要观察留意硅片表面状况，出现异常及时通知工艺处理 1、丝网印刷主要目的：在形成pn结和镀膜后的硅片的两面印刷正负电极和背场。印刷基本的要求是保证印刷图形的完整和对称，印迹饱满。2、烧结的目的：在高温下让印刷的浆料中的有机物挥发，同时让电极和硅片实现欧姆接触，并具有牢固

15、的电极附着力与良好的可焊性，从而使由于光照产生的载流子被顺利的导出，实现太阳电池的光电转化。印刷烧结印刷烧结丝网印刷丝网印刷工艺原理工艺原理 丝网印刷的基本原理是利用丝网印版图文部分网孔透油墨，非图文部分网孔不透墨的基本原理进行印刷。通常丝网由尼龙、聚酯、丝绸或金属网制作而成。目前我们公司使用的网版采用不锈钢丝网作为绷网的网布材料。当承印物（硅片）直接放在带有模版的丝网下面时，丝网印刷浆料在刮刀的挤压下穿过丝网中间的网孔，印刷到承印物上。丝网上的模版把一部分丝网小孔封住使得颜料不能穿过丝网，而只有图像部分能穿过，因此在承印物上只有图像部位有印迹。丝网印刷的三步骤丝网印刷的三步骤:背面银电极印刷

16、 背面铝印刷正面银电极印刷 丝网印刷的三步骤1.背铝作为背电场能够阻挡电子的移动，减小了表面的复合率，有利于载流子的吸收；2.减少光穿透硅片,增强对长波的吸收；3.Al吸杂，形成重掺杂，提高少子寿命；4.铝的导电性能良好，金属电阻小，而且铝的熔点相对其他的合适金属来说熔点低，在烧结当中更有力。银电极由两部分构成，主线是直接接到电池外部引线的较粗部分，栅线则是为了将电流收集起来传递到主线去的较细部分。125.0 mm125.0 mm31.25 mm31.25 mm62.5 mm4.0 mm2.0 mm2.0 mmRear Ag/Al mask第一道印刷背电极：第二道印刷背电场：第三道印刷正面电极

17、：1、工艺卫生问题、工艺卫生问题 台面、行走臂、烘箱保持清洁。由于电池片背面的铝浆仅仅是经过烘箱不到100摄氏度的烘干，所以电池片在行走臂上行走的时候会留下很多浆料粉末，为避免的粘到正面，需要及时的清理行走臂。2、浆料污染、浆料污染为了避免浆料污染，三种浆料不可混杂，各道的铲刀不可混用，在不必要的情况下，人员不可串岗，如遇突发事件，到其他道帮忙时要勤换手套，保证本道使用的浆料不粘到其他道的台面、设备以及工装夹具上。如果第三道印刷出现浆料污染，立即清洗刮刀、回料板，清洗或更换三道网板，更换新浆料，若是清洗网板，必须将网板、网框清洗干净，避免造成新的污染。注意事项：注意事项：烧结原理烧结原理:烧结条件是影响丝网印刷电极的关键参数，它决定了电极的接触电阻、电性能输出及电极牢固度。而电极质量又主要取决于烧结温度、烧结时间与烧结气氛三方面因素。烧结温度烧结温度选择原则是:印刷在硅片上的金属电极通过烧结，既要形成银-硅和铝-硅良好的欧姆接触，又不能破坏电池的P-N结。温度过高，会使电池性能变坏，温度过低，电极牢固度变差，串联电阻增大，填充因子下降。烧结时间烧结时间与烧结温度是相互制约的，在一定烧结温度下，烧结时间的选择主要由电池性能与电极牢固度两个因素决定。短路电流 Isc开路电压 Uoc串联电阻 Rs并联电阻 Rsh填充因子 FF转换效率 Eff最大功率 Pmpp暗电流 Irev2