太阳能电池片生产工艺讲课讲稿.ppt
《太阳能电池片生产工艺讲课讲稿.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《太阳能电池片生产工艺讲课讲稿.ppt(102页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、技术部技术部电池片生产电池片生产(shngchn)培训培训第一页,共102页。工艺流程工艺流程(n y li chn)清洗制绒扩散刻蚀去磷硅PECVD印刷烧结(shoji)测试第二页,共102页。清清 洗洗 制制 绒绒影响绒面(rn min)质量因素化学清洗原理安全注意事项第三页,共102页。硅片表面处理硅片表面处理(chl)的目的:的目的:形成起伏不平的绒面,增加硅片对形成起伏不平的绒面,增加硅片对太阳光的吸收太阳光的吸收去除硅片表面的机械损伤层去除硅片表面的机械损伤层清除表面油污和金属杂质清除表面油污和金属杂质第四页,共102页。绒面腐蚀绒面腐蚀(fsh)原理原理 利用酸溶液对晶体硅在不同
2、晶体取向上具有相同腐蚀速率的各向同性异性腐蚀特性,在硅片表面腐蚀形成类虫洞一样的绒面结构(jigu),就称为表面织构化。第五页,共102页。绒面绒面(rn min)形成原理形成原理l绒面(rn min)的密度和它们的几何特征同时影响着太阳电池的陷光效率和前表面产生反射损失的最低限。尺寸一般控制在315微米。第六页,共102页。影响绒面影响绒面(rn min)质量的关键因素质量的关键因素1.反应温度2.溶液(rngy)浓度3.反应时间的长短4.槽体密封程度第七页,共102页。关键因素的分析关键因素的分析 溶液溶液(rngy)的影响的影响l制绒液中的HF、HNO3两者浓度比例决定着溶液的腐蚀速率和
3、绒面成情况。l溶液温度恒时,保持HF的浓度不变,发现增加HNO3的浓度,硅片表面发暗,绒面细小,密集,但黑丝很多,表面复合加大。l相反在溶液温度恒时,保持HNO3的浓度不变增加HF的浓度时,硅片表面发亮,绒面成气泡状,整体向抛光方向(fngxing)发展第八页,共102页。注意事项 NaOH、HNO3、HF、HCL都是强腐蚀性的化学药品,其固体颗粒、溶液、蒸汽会伤害到人的皮肤、眼睛、呼吸道,所以操作人员要按照规定穿戴防护服、防护面具、防护眼镜、长袖胶皮手套。一旦有化学试剂伤害了员工的身体,马上用纯水冲洗30分钟,送医院就医。第九页,共102页。对磷扩散(kusn)的认识l半导体特性(txng)
4、l什么叫扩散l扩散的目的l扩散的方式第十页,共102页。对磷扩散的认识(rn shi)半导体特性 硅太阳电池生产(shngchn)中常用的几种元素:硅(Si)、磷(P)、硼(B)元素的原子结构模型如下:第三层第三层4个电子个电子第二层第二层8个电子个电子第一层第一层2个电子个电子Si+14P+15B最外层最外层5个电子个电子最外层最外层3个电子个电子siPB第十一页,共102页。对磷扩散(kusn)的认识半导体特性硅晶体内的共价键 硅晶体的特点(tdin)是原子之间靠共有电子对连接在一起。硅原子的4个价电子和它相邻的4个原子组成4对共有电子对。这种共有电子对就称为“共价键”。第十二页,共102
5、页。对磷扩散的认识(rn shi)半导体特性 硼(B)是三族元素,原子的最外层有三个价电子,硼原子最外层只有三个电子参加共价键,在另一个价键上因缺少一个电子而形成一个空位,邻近价键上的价电子跑来填补这个空位,就在这个邻近价键上形成了一个新的空位,我们(w men)称这个空位叫“空穴”。第十三页,共102页。对磷扩散(kusn)的认识半导体特性空键空键接受电子接受电子空穴空穴P型半导体(受主掺杂型半导体(受主掺杂(chn z))-接接受自由电子受自由电子第十四页,共102页。对磷扩散的认识(rn shi)半导体特性 磷(P)是五族元素,原子(yunz)的最外层有五个价电子,磷原子(yunz)最外
6、层五个电子中只有四个参加共价键,另一个不在价键上,成为自由电子,失去电子的磷原子(yunz)是一个带正电的正离子,正离子处于晶格位置上,不能自由运动,它不是载流子。第十五页,共102页。对磷扩散的认识(rn shi)半导体特性多余电子多余电子N型半导体(施主掺杂)型半导体(施主掺杂)-提供提供(tgng)自自由电子由电子第十六页,共102页。对磷扩散(kusn)的认识-什么叫扩散(kusn)太阳能电池的心脏是一个PN结。PN结是不能简单(jindn)地用两块不同类型(p型和n型)的半导体接触在一起就能形成的。要制造一个PN结,必须使一块完整的半导体晶体的一部分是P型区域,另一部分是N型区域。也
7、就是在晶体内部实现P型和N型半导体的接触。第十七页,共102页。对磷扩散(kusn)的认识-什么叫扩散(kusn)制造PN结,实质上就是想办法使受主杂质(P型),在半导体晶体内的一个区域中占优势,而使施主杂质(N型)在半导体内的另外一个区域中占优势,这样(zhyng)就在一块完整的半导体晶体中实现了P型和N型半导体的接触。第十八页,共102页。对磷扩散(kusn)的认识-什么叫扩散(kusn)制作太阳电池的硅片是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。如果我们把这种硅片放在一个石英容器内,同时(tngsh)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
8、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。第十九页,共102页。对磷扩散(kusn)的认识-什么叫扩散(kusn)在硅片周围包围着许许多多的磷的分子,因此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(d do)了在硅片内部形成了所要的PN结。-这就是所说的扩散。第二十页,共102页。PN结结太阳电池太阳电池(ti yn din ch)的心脏的心脏扩散(kusn)的目的:形成PN结第二十一页,共102页。太阳电池磷扩散太阳电池磷扩散(kusn)方法方法三氯氧磷(P
9、OCl3)液态源扩散喷涂磷酸水溶液后链式扩散丝网印刷(ynshu)磷浆料后链式扩散目前采用的是第一种方法。第二十二页,共102页。扩散扩散(kusn)装置示意图装置示意图总体(zngt)结构分为四大部分:控制部分 推舟净化部 电阻加热炉部分 气源部分 第二十三页,共102页。第二十四页,共102页。第二十五页,共102页。排 风气源柜炉体柜计算机控制柜 推舟机构排废口净化操作台 总电源进线 进气第二十六页,共102页。扩散扩散(kusn)装置示意图装置示意图第二十七页,共102页。扩散(kusn)炉气路系统压缩空气(ysu kngq)O2N2N2第二十八页,共102页。影响影响(yngxing
10、)扩散的因素扩散的因素l管内(un ni)气体中杂质源的浓度l扩散温度l扩散时间第二十九页,共102页。POCl3 简介简介(jin ji)POCl3是目前磷扩散用得较多的一种杂质源无色透明液体,具有刺激性气味。如果纯度不高则呈红黄色。比重为1.67,熔点2,沸点107,在潮湿空气中发烟。POCl3很容易(rngy)发生水解,POCl3极易挥发。升温下与水接触会反应释放出腐蚀有毒易燃气体。第三十页,共102页。POCl3 简介简介(jin ji)lPOCl3液态源扩散方法具有生产效率较高,得到PN结均匀、平整和扩散层表面良好等优点,这对于(duy)制作具有大面积结的太阳电池是非常重要的。第三十
11、一页,共102页。等离子体(dnglzt)刻蚀l等离子体的原理及应用l等离子刻蚀原理l等离子刻蚀过程及工艺控制l检验(jinyn)方法及原理第三十二页,共102页。什么什么(shn me)是等离子体?是等离子体?l随着温度的升高,一般物质依次表现为固体、液体和气体。它们统称为物质的三态。l如果温度升高到10e4K甚至10e5K,分子间和原子间的运动十分剧烈,彼此间已难以束缚,原子中的电子因具有相当大的动能而摆脱原子核对它的束缚,成为自由电子(z yu din z),原子失去电子变成带正电的离子。这样,物质就变成了一团由电子和带正电的的离子组成的混合物。这种混合物叫等离子体。它可以称为物质的第四
12、态。第三十三页,共102页。等离子体等离子体(dnglzt)的产生的产生第三十四页,共102页。等离子体等离子体(dnglzt)刻蚀原理刻蚀原理l等离子体刻蚀是采用高频辉光放电反应,使反应气体激活成活性粒子,如原子或游离基,这些(zhxi)活性粒子扩散到需刻蚀的部位,在那里与被刻蚀材料进行反应,形成挥发性生成物而被去除。它的优势在于快速的刻蚀速率同时可获得良好的物理形貌。(这是各向同性反应)l这种腐蚀方法也叫做干法腐蚀。第三十五页,共102页。等离子体等离子体(dnglzt)刻蚀反应刻蚀反应第三十六页,共102页。l首先,母体分子CF4在高能量的电子(dinz)的碰撞作用下分解成多种中性基团或
13、离子。l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。l生产过程中,CF4中掺入O2,这样有利于提高Si和SiO2的刻蚀速率。第三十七页,共102页。等离子体等离子体(dnglzt)刻蚀工艺刻蚀工艺l装片l在待刻蚀硅片的两边,分别放置一片与硅片同样大小的塑料夹板,叠放整齐,用夹具夹紧,确保待刻蚀的硅片中间没有大的缝隙。将夹具平稳放入反应室的支架(zhji)上,关好反应室的盖子。第三十八页,共102页。l工艺(gngy)参数设置负载容量(片)工作气体流量(sccm)气压(Pa)辉光功率(W)反射功率(W)CF4O2N280035080120150600-80
14、04以下工作阶段时间(分钟)辉光颜色预抽主抽充气辉光充气腔体内呈乳白色,腔壁处呈淡紫色1-30秒12262*可根据(gnj)生产实际做相应的调整第三十九页,共102页。边缘边缘(binyun)刻蚀控制刻蚀控制l 短路形成途径l 由于在扩散过程中,即使(jsh)采用背靠背扩散,硅片的所有表面(包括边缘)都将不可避免地扩散上磷。PN结的正面所收集到的光生电子会沿着边缘扩散有磷的区域流到PN结的背面,而造成短路。此短路通道等效于降低并联电阻。l控制方法l 对于不同规格的硅片,应适当的调整辉光功率和刻蚀时间使达到完全去除短路通道的效果。第四十页,共102页。刻蚀工艺不当刻蚀工艺不当(b dn)的影响的
15、影响第四十一页,共102页。刻蚀时间刻蚀时间不足:电池的并联电阻会下降。刻蚀时间过长:刻蚀时间越长(yu chn)对电池片的正反面造成损伤影响越大,时间长到一定程度损伤不可避免会延伸到正面结区,从而导致损伤区域高复合。第四十二页,共102页。检验操作检验操作(cozu)及判断及判断1.确认万用表工作(gngzu)正常,量程置于200mV。第四十三页,共102页。去除去除(q ch)磷硅玻璃磷硅玻璃第四十四页,共102页。l在扩散过程(guchng)中发生如下反应:lPOCl3分解产生的P2O5淀积在硅片表面,P2O5与Si反应生成SiO2和磷原子:l这样就在硅片表面形成一层含有磷元素的SiO2
16、,称之为磷硅玻璃。什么什么(shn me)是磷硅玻璃?是磷硅玻璃?第四十五页,共102页。磷硅玻璃的去除磷硅玻璃的去除(q ch)l氢氟酸是无色透明的液体(yt),具有较弱的酸性、易挥发性和很强的腐蚀性。但氢氟酸具有一个很重要的特性是它能够溶解二氧化硅,因此不能装在玻璃瓶中。l在半导体生产清洗和腐蚀工艺中,主要就利用氢氟酸的这一特性来去除硅片表面的二氧化硅层。第四十六页,共102页。l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(shn chn)易挥发的四氟化硅气体。l若氢氟酸过量,反应生成(shn chn)的四氟化硅会进一步与氢氟酸反应生成(shn chn)可溶性的络和物六氟硅酸。
17、l总反应式为:第四十七页,共102页。注意事项注意事项l在配制氢氟酸溶液时,要穿好防护服,戴好防护手套和防毒面具。l不得用手直接接触硅片和承载盒。l当硅片在1号槽氢氟酸溶液中时,不得打开设备照明(zhomng),防止硅片被染色。l硅片在两个槽中的停留时间不得超过设定时间,防止硅片被氧化。第四十八页,共102页。检验检验(jinyn)标准标准l当硅片从1号槽氢氟酸中提起时,观察其表面是否脱水,如果脱水,则表明磷硅玻璃已去除(q ch)干净;如果表面还沾有水珠,则表明磷硅玻璃未被去除(q ch)干净。l甩干后,抽取两片硅片,在灯光下目测:表面干燥,无水迹及其它污点。第四十九页,共102页。SiNx
18、:H减反射膜减反射膜 PECVD技术技术(jsh)第五十页,共102页。目录目录(ml)l SiNx:H简介l SiNx:H在太阳电池中的应用l PECVD原理l光学特性和钝化技术(jsh)l系统结构及安全事项第五十一页,共102页。SiNx:H简介简介(jin ji)l正常的SiNx的Si/N之比为0.75,即Si3N4。l但是PECVD沉积氮化硅的化学计量比会随工艺不同而变化,Si/N变化的范围在0.75-2左右(zuyu)。l除了Si和N,PECVD的氮化硅一般还包含一定比例的氢原子l即SixNyHz或SiNx:H。第五十二页,共102页。SiNx:H简介简介(jin ji)l物理性质和
19、化学性质(huxu xngzh):l结构致密,硬度大l能抵御碱金属离子的侵蚀l介电强度高l耐湿性好l耐一般的酸碱,除HF和热H3PO4第五十三页,共102页。SiNx:H简介简介(jin ji)lSi/N比对SiNx薄膜性质的影响l电阻率随x增加而降低(jingd)l折射率n随x增加而增加l腐蚀速率随密度增加而降低(jingd)第五十四页,共102页。SiNx在太阳电池在太阳电池(ti yn din ch)中的应用中的应用l自从1981年(Hezel),SiNx开始应用(yngyng)于晶体硅太阳电池:l *减反射膜l *钝化薄膜(n+发射极)第五十五页,共102页。SiNx在太阳电池在太阳电
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 太阳能电池 生产工艺 讲课 讲稿
限制150内