太陽能電池片科普系列——流程（電池片）篇

:電池片工藝流程:

制絨(INTEX)→擴(kuò)散(DIFF)→后清洗(刻邊/去PSG)→鍍減反射膜(PECVD)→絲網(wǎng)、燒結(jié)(PRINTER)→測試、分選(TESTER+SORTER)→包裝(PACKING)

一、制絨

制絨的目的是在硅片表面形成絨面面，以減少電池片的反射率，絨面凹凸不平可以增加二次反射，改變光程及入射方式。通常情況下用堿處理單晶，可以得到金字塔狀絨面；用酸處理多晶，可以得到蟲孔狀無規(guī)則絨面。處理方式區(qū)別主要在與單多晶性質(zhì)的區(qū)別。

工藝流程：制絨槽→水洗→堿洗→水洗 →酸洗→水洗→吹干。

一般情況下，硅與HF、HNO3（硅表面會被鈍化）認(rèn)為是不反應(yīng)的。當(dāng)存在于兩種混合酸的體系中，硅與混合溶液的反應(yīng)是持續(xù)性的。

二、擴(kuò)散

擴(kuò)散是為電池片制造心臟，是為電池片制造P-N結(jié)，POCl3是當(dāng)前磷擴(kuò)散用較多的選擇。POCl3為液態(tài)磷源，液態(tài)磷源擴(kuò)散具有生產(chǎn)效率較高、穩(wěn)定性好、制得PN結(jié)均勻平整及擴(kuò)散層表面良好等優(yōu)點。

POCl3在大于600℃的條件下分解生成五氯化磷（PCl5）和五氧化二磷（P2O5），PCl5對硅片表面有腐蝕作用，當(dāng)有氧氣O2存在時，PCl5會分解成P2O5且釋放出氯氣，所以擴(kuò)散通氮氣的同時通入一定流量的氧氣 。P2O5在擴(kuò)散溫度下與硅反應(yīng)，生成二氧化硅和磷原子，生成的P2O5淀積在硅片表面與硅繼續(xù)反應(yīng)生成SiO2和磷原子，并在硅片表面形成磷-硅玻璃（PSG），磷原子向硅中擴(kuò)散 ,制得N型半導(dǎo)體。

三、刻蝕

在擴(kuò)散工序，采用背靠背的單面擴(kuò)散方式，硅片的側(cè)邊和背面邊緣不可避免地都會擴(kuò)散上磷原子。當(dāng)陽光照射，P-N結(jié)的正面收集到的光生電子會沿著邊緣擴(kuò)散有磷的區(qū)域流到P-N結(jié)的背面，造成短路通路。短路通道等效于降低并聯(lián)電阻?？涛g工序是讓硅片邊緣帶有的磷的部分去除干凈，避免了P-N結(jié)短路并且造成并聯(lián)電阻降低。

濕法刻蝕工藝流程：上片→蝕刻槽（H2SO4 HNO3 HF）→水洗→堿槽(KOH)→水洗→HF槽→水洗→下片

HNO3反應(yīng)氧化生成SiO2，HF去除SiO2?？涛g堿槽的作用是為了拋光未制絨面，使電池片變得光滑；堿槽的主要溶液為KOH；H2SO4是為了讓硅片在流水線上漂浮流動起來，并不參與反應(yīng)。

干法刻蝕是用等離子體進(jìn)行薄膜刻蝕。當(dāng)氣體以等離子體形式存在時，一方面等離子體中的氣體化學(xué)活性會變得相對較強，選擇合適的氣體，就可以讓硅片更快速的進(jìn)行反應(yīng)，實現(xiàn)刻蝕；另一方面，可利用電場對等離子體進(jìn)行引導(dǎo)和加速，使等離子體具有一定能量，當(dāng)轟擊硅片的表面時，硅片材料的原子擊出，可以達(dá)到利用物理上的能量轉(zhuǎn)移來實現(xiàn)刻蝕的目的。

四、PECVD

等離子體化學(xué)氣相沉積。太陽光在硅表面的反射損失率高達(dá)35%左右。減反射膜可以提高電池片對太陽光的吸收，有助于提高光生電流，進(jìn)而提高轉(zhuǎn)換效率：另一方面，薄膜中的氫對電池表面的鈍化降低了發(fā)射結(jié)的表面復(fù)合速率，減小暗電流，提升開路電壓，提高光電轉(zhuǎn)換效率。H能與硅中的缺陷或雜質(zhì)進(jìn)行反應(yīng),從而將禁帶中的能帶轉(zhuǎn)入價帶或者導(dǎo)帶。

在真空環(huán)境下及480攝氏度的溫度下，通過對石墨舟的導(dǎo)電，使硅片的表面鍍上一層SixNy薄膜。

五、絲網(wǎng)印刷

通俗的說就是為太陽能電池收集電流并制造電極，第一道背面銀電極，第二道背面鋁背場的印刷和烘干；第三道正面銀電極的印刷，主要監(jiān)控印刷后的濕重和次柵線的寬度。第二道道濕重如果過大，既浪費漿料，同時還可能導(dǎo)致不能在進(jìn)高溫區(qū)之前充分干燥，甚至不能將其中的所有有機(jī)物趕出從而不能將整個鋁漿層轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘黉X，另外濕重過大可能造成燒結(jié)后電池片弓片。濕重過小，所有鋁漿均會在后續(xù)的燒結(jié)過程中與硅形成熔融區(qū)域而被消耗，而該合金區(qū)域無論從橫向電導(dǎo)率還是從可焊性方面均不適合于作為背面金屬接觸，另外還有可能出現(xiàn)鼓包等外觀不良。第三道道柵線寬度過大，會使電池片受光面積較少，效率下降。

印刷方法：物理印刷、烘干

六、燒結(jié)

燒結(jié)是把印刷到電池片表面的電極在高溫下燒結(jié)，使電極和硅片本身形成歐姆接觸，提高電池片的開路電壓和填充因子，使電極的接觸具有電阻特性以達(dá)到高轉(zhuǎn)效率，燒結(jié)過程中也可利于PECVD工藝所引入－H向體內(nèi)擴(kuò)散，可以起到良好的體鈍化作用。

燒結(jié)方式：高溫快速燒結(jié)，加熱方式：紅外線加熱

燒結(jié)是集擴(kuò)散、流動和物理化學(xué)反應(yīng)綜合作用的一個過程，正面Ag穿過SiNH擴(kuò)散進(jìn)硅但不可到達(dá)P-N面，背面Ag、Al擴(kuò)散進(jìn)硅，由于需要形成合金需要到一定的溫度，Ag、Al與Si形成合金的穩(wěn)定又不同，就需要設(shè)定不同的溫度來分別實現(xiàn)合金化。

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