电池的特殊工艺精.ppt

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1、电池的特殊工艺第1页，本讲稿共29页主要特殊工艺l绒面的制备l扩散方法的改进l制作背面场l金属电极的制作l透明电极的制作第2页，本讲稿共29页一、绒面的制备1、绒面介绍 外貌类似“倒金字塔”状的一个个小锥体是由相交晶面形成的。绒面电池的硅表面通常平行于（100）面，倒金字塔由（111）面相交而成。配一副图片 教材P82第3页，本讲稿共29页2、绒面的特点优点：l使入射光有两次机会进入电池，总的反射为33 33=11，比光滑硅片的反射率33低很多；l入射光经反射使入射光能够更接近在电池表面被吸收，增加载流子的收集几率。一、绒面的制备第4页，本讲稿共29页缺点：l绒面工艺过程操作增加难度l绒面能吸

2、收所有波长的光，使电池表面的温度升高，降低电池效率l表面制备金属电极难度加大，会消耗更多的金属材料一、绒面的制备第5页，本讲稿共29页制备原理：l硅的各向异性腐蚀剂通常采用碱性溶剂。在氢氧化钠、氢氧化钾、联氨、乙二胺或硅酸钠的水溶液里，水是氧化剂。添加醇类能起络合作用，如异丙醇、n-丙醇、仲丁醇或邻苯二酚。在高浓度的碱、联氨的水溶液中，氧化与络合两种作用同时存在 一、绒面的制备第6页，本讲稿共29页l腐蚀液对不同晶面的腐蚀速率差别很大，方向的腐蚀速率比方向的腐蚀速率高达10倍以上。在水、乙二胺、邻苯二酚腐蚀剂中，（100）、（110）和（111）的腐蚀速率分别近似于50：30：3（微米/小时）

3、。一、绒面的制备第7页，本讲稿共29页制备方法一:l在60%的联氨（N2H4）水溶液中，加热到90，腐蚀30分钟，腐蚀速率为1.6微米/分，腐蚀深度可达48微米。一、绒面的制备第8页，本讲稿共29页制备方法二:l19%的氢氧化钾水溶液中，在80时腐蚀120分钟，腐蚀速率为0.59微米/分。腐蚀深度可达71微米。一、绒面的制备第9页，本讲稿共29页制备方法三:l0.71.0%的氢氧化锂水溶液，用无水乙醇作为分散剂，温度大于90，腐蚀6分钟以上，可得黑色均匀的绒面。一、绒面的制备第10页，本讲稿共29页制备方法四:l腐蚀液中氢氧化钠与异丙醇的质量配比为1：7，配制浓度合适的NaOH溶液（浓度在23

4、%之间左右，原因如下：由于硅表面的平均反射率与少数载流子的寿命是判断单晶硅绒面制作成功的主要参数，通过查阅文献发现：在90的条件下，单晶硅片表面的平均反射率在NaOH的浓度为2%时最低，降低到16%。同时，NaOH的腐蚀液质量的浓度越大，载流子的寿命就越高，在质量浓度为3%的NaOH腐蚀液在90腐蚀20min所得的载流子寿命最长，为0.8994us。）一、绒面的制备第11页，本讲稿共29页二、扩散方法的改进l标准工艺中我们讲到的是扩散批量生产制作pn结，通过改进工业中用离子注入的方法连续的掺杂制作pn结l离子注入的定义（后续）第12页，本讲稿共29页离子注入概述l最早应用于原子物理和核物理研究

5、l提出于1950sl1970s中期引入半导体制造领域第13页，本讲稿共29页离子注入离子注入 离子注入是另一种对半导体进行掺杂的方法。将杂质电离成离子并离子注入是另一种对半导体进行掺杂的方法。将杂质电离成离子并聚焦成离子束，在电场中加速而获得极高的动能后，注入到硅中（称为聚焦成离子束，在电场中加速而获得极高的动能后，注入到硅中（称为“靶靶靶靶”）而实现掺杂。）而实现掺杂。离子注入定义第14页，本讲稿共29页离子注入与扩散的比较扩散离子注入第15页，本讲稿共29页扩散离子注入高温，硬掩膜9001200 低温，光刻胶掩膜室温或低于400各向同性各向异性不能独立控制结深和浓度可以独立控制结深和浓度注

6、入与扩散的比较第16页，本讲稿共29页离子注入控制l离子束流密度和注入时间控制杂质浓度 （注入离子剂量）l离子能量控制结深l杂质分布各向异性第17页，本讲稿共29页Implantation Process:Well Implantation第18页，本讲稿共29页三、制作背面场l背面场 通过掺杂的方式在电池背面建立一个重掺杂区，重掺杂区和较轻掺杂的体区之间的界面能够起到低复合速度表面的作用。背面场的特点：（1）重掺杂区和较轻掺杂的体区之间的界面具有低复合速度（2）背电极的接触电阻大大降低，同时增加电压与电流的输出第19页，本讲稿共29页制作背面场的方法l对于P型硅片，采用硼的两步扩散法。先用硼

7、源进行恒定源扩散，不去BSG；再取出样片进行氧化推进。第20页，本讲稿共29页四、金属电极的制作l实验室常用的蒸镀（溅射）金属膜的方法l激光刻槽埋栅l丝网印刷l电镀法（略）l透明电极第21页，本讲稿共29页实验室制备电极的方法正面电极l用电子束蒸发金属钛l电子束蒸发金属钯l电子束蒸发金属银背面电极l用电子束蒸发金属钛l电子束蒸发金属铝第22页，本讲稿共29页四、金属电极的制作(2)激光刻槽埋栅 这种方法是在表面受到保护的轻掺杂基体上，用激光或者机械的方法刻划出电极槽，经过清洗之后对电极槽区域进行重掺杂，最后将不同合金按照不同顺序浇注到电极槽内形成电极。用这种方法优点：a.电极宽度很窄（）；b.

8、具有很低的表面覆盖率，增加光照面积；c.具有高的纵深比，能够更好地吸收载流子。第23页，本讲稿共29页第24页，本讲稿共29页（3）丝网印刷 丝网印刷基本上从古老的丝网面料印刷发展而来运用导电浆料像丝网面料印刷那样印刷后烧结而成，是晶体硅太阳能电池的工业生产电池电极制作的常用方法。四、金属电极的制作第25页，本讲稿共29页丝网印刷电池的特点l没有化学废物需要处理l速度快效率高，能进行大批量生产l较大的电极宽度（现在大多数导线烧结后的尺寸是110-120m宽，12-15m高）l具有高度自动化，极高的产量和处理超薄硅片的能力l成本低第26页，本讲稿共29页（4）透明电极l透明电极受到了人们的关注。这种电极一般是用制成，可以避免表面被遮盖，但是由于硅电池的后续工艺都需要高温，透明电极的导电性能和透光性能在后续工艺中都会下降。四、金属电极的制作第27页，本讲稿共29页透明导电氧化物(TCO)薄膜分类lZnO膜系 ZnOAl(ZAO)薄膜的研究较为成熟，ITO薄膜（掺锡氧化铟（IndiumTin Oxide），简称ITO，ITO薄膜是一种n型半导体材料）第28页，本讲稿共29页谢谢！第29页，本讲稿共29页