1、太阳能电池工艺培训浙江正泰太阳能科技有限公司技术部：王光辉目 录v引言v太阳电池结构v太阳电池片生产工艺流程人类社会面临的能源现状人类社会面临的能源现状v一次能源的面临枯竭；社会发展对能源需求的增加，加剧全球能源紧张。v环境恶化的压力和减排CO2的需要，促进了可再生能源的利用。光伏技术是最直接和有效的途径和方法。相关的政策相关的政策v日本、欧洲、美国已经出台相关政策和法令,鼓励和补贴可再生能源发展v2005年3月中华人民共和国主席令33号正式颁布了中华人民共和国可再生能源法，2006年开始实施太阳电池的历史太阳电池的历史v1839年法国实验物理学家 Edmund Bacquerel（贝克勒尔）
2、发现了光生伏特效应v1941年奥尔在硅上发现了光伏效应v1954年Chaipin（恰宾）和Carlson(卡尔松)等人在贝尔实验室制成了光电转换效率达6%的世界上第一块实用的硅太阳电池，标志着太阳电池研制工作的重大进展v1959年第一个光电转换效率为5的多晶硅太阳电池问世v1960年硅太阳电池发电首次并入常规电网v1975年，美国科学家制作出非晶硅太阳电池v 80年代初，太阳电池开始规模化生产 太阳电池按材料分类太阳电池按材料分类v太阳电池太阳电池将太阳光能直接转换为电能的半将太阳光能直接转换为电能的半导体器件导体器件 种类 硅太阳电池 1)硅太阳电池 1)单晶硅片 2)化合物太阳电池 2)多
3、晶硅片 3)染料敏化电池 3)非晶硅薄膜 4)硒光电池 4)多晶硅薄膜太阳电池结构太阳电池结构正电极铝背场负电极主栅线负电极子栅线单晶与多晶硅片单晶与多晶硅片v单晶和多晶硅片的生产工艺不一，多晶是正方的，单晶硅片的四个角是有弧度的,准方片v对于成品电池更好区分：单晶电池表面状态均一，而多晶表面有花纹。尺寸:103x103,125x125,150 x150,156x156 太阳电池的工作过程太阳电池的工作过程 光生伏特效应光生伏特效应吸收光子，产生电子空穴对电子空穴对被内建电场分离，在PN结两端产生电势将PN结用导线连接，形成电流 在太阳电池两端连接负载，实现了将光能向电能的转换太阳能电池片生产
4、工艺流程太阳能电池片生产工艺流程测试分选制绒去磷硅玻璃烧结印刷电极PECVD等离子刻蚀组件扩散太阳电池制造过程太阳电池制造过程1-制绒制绒v1.单晶：制绒：NaOH、Na2SiO3、IPA(异丙醇)清洗：HCl、HFv2.多晶：制绒：HNO3、HF清洗：HCl、HFv制绒的作用：减少光的反射制绒的原理制绒的原理2322H2SiONaOHNaOH2SivIPA：消泡剂vNa2SiO3：控制反应速度vHCl：氯离子能与 Pt 2+、Au 3+、Ag+、Cu+、Cd 2+、Hg 2+等金属离子形成可溶于水的络合物，达到去除硅片表面的金属离子的作用。vHF：去除硅片表面的硅酸钠和氧化物OHNOSiFH
5、HFHNOSi22623OH2SiFHHF6SiO2622单晶硅绒面多晶硅绒面太阳电池制造过程太阳电池制造过程2-扩散扩散在P型半导体表面掺杂五价元素磷在硅片表面形成P-N结P型半导体硅v扩散的目的：形成P-N结扩散装置示意图扩散装置示意图扩散原理扩散原理vPOCl3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：25223ClOPC600OPOClv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太阳电池制造过程太阳电池制造过程3-等离子体刻蚀等离子体刻蚀v 目的：去除边缘
6、PN结，防止上下短路磷硅玻璃磷硅玻璃P型硅N型硅N型硅v首先，母体分子CF4在高能量的电子的碰撞作用下分解成多种中性基团或离子。v其次，这些活性粒子由于扩散或者在电场作用下到达SiO2表面，并在表面上发生化学反应。v生产过程中，在中CF4掺入O2，这样有利于提高Si和SiO2的刻蚀速率。它们的离子以及CF,CF,CF,CFCF23e4太阳电池制造过程太阳电池制造过程4-去磷硅玻璃去磷硅玻璃v用HF酸把上下表面的磷硅玻璃去除P型硅N型硅N型硅v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。什么是磷硅玻璃？什么是磷硅玻璃？v氢氟酸能够溶解二氧化硅是因为氢氟酸能与二氧化硅作用生成
7、易挥发的四氟化硅气体。v若氢氟酸过量，反应生成的四氟化硅会进一步与氢氟酸反应生成可溶性的络和物六氟硅酸。v总反应式为：O2HSiF4HFSiO242SiFH2HFSiF624O2HSiFH6HFSiO2622磷硅玻璃的去除磷硅玻璃的去除v PECVD=Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition 即“等离子增强化学气相沉积”。它是借助微波使气体（硅烷，氨气）电离，而在硅片上沉积薄膜（氮化硅）的一种方法。太阳电池制造过程太阳电池制造过程5-PECVDPECVD的作用的作用 在太阳电池表面沉积深蓝色减反膜SiNxHy膜。其还具有卓越的抗氧化和绝缘性能，同时具有
8、良好的阻挡钠离子、阻挡金属和水蒸汽扩散的能力；它的化学稳定性也很好，除氢氟酸和热磷酸能缓慢腐蚀外，其它酸与它基本不起作用。PECVD的反应过程的反应过程24335034H12Ni43SNHSiH等离子体HSiHSiSSiH6HiH332233504等离子体HNNNH3HH2223503等离子体太阳电池制造过程太阳电池制造过程6-背电极印刷背电极印刷v 在太阳电池背面丝网印刷印上引出电极v 使用浆料是银铝浆背电极太阳电池制造过程太阳电池制造过程7-7-背电场印刷背电场印刷v在太阳电池背面丝网印刷铝浆v通过烧结穿透背面PN结v和P型硅形成良好的接触背电场太阳电池制造过程太阳电池制造过程8-8-正电
9、极印刷正电极印刷v在太阳电池正面丝网印刷银浆，形成负电极v正面电极有主栅线和副栅线组成主栅线副栅线丝网印刷的原理丝网印刷的原理v 刮刀推挤浆料,并借由网版刮刀面起伏之网结阻拦,使浆料呈逆向滚动状态,当浆料行进至版膜图文区时即往下穿透网孔接触硅片,刮刀继续往前推移时,则因网版张力及离版间距,使浆料脱离网版附着于硅片上,达成印刷的目的。太阳电池制造过程太阳电池制造过程9-9-烧结烧结硅片从炉子的入口处进入干燥区，随着温度的升高，硅片上的浆料中的溶剂释放出来，环境气体吸收从浆料溢出的有机溶剂，释放出来的有机溶剂通过废气抽气管排出干燥区；太阳电池制造过程太阳电池制造过程9-9-烧结烧结硅片由干燥区进入
10、快速烧结区，随着温度的继续升高，浆料的有机粘合剂成分将被耗尽，浆料中的银或铝单质渗入硅片表面形成电极或电场；光强：1000W/m2 光谱分布：AM1.5 电池温度：25太阳电池制造过程太阳电池制造过程10-测试分选测试分选通过模拟太阳灯光照射到电池片表面测试太阳电池的电性能参数太阳电池电性能参数太阳电池的电性能参数：Isc、VocImp Vmp、Pmax、Rs、Rsh、FF、EFF短路电流（短路电流（IscIsc）：理想情况下，等于光生电流IL。影响因素：面积、光强、温度 125太阳电池 5A左右 156太阳电池 8A左右开路电压（开路电压（VocVoc）：影响因素：光强、温度、材料特性 晶体硅太阳电池 600mV左右填充因子（填充因子（FFFF）：最大输出功率与开路电压和短路电流乘积之比 FF=Pm/VOCISC=VmIm/VOCISC 影响因素：串联电阻、并联电阻转换效率（转换效率（）：PinVmIm太阳电池电性能参数谢 谢!
