电池片生产基本工艺作业流程.docx

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电池片生产基本工艺作业流程

电池片生产工艺步骤

一、制绒

a.目标

在硅片表面形成坑凹状表面，降低电池片反射太阳光，增加二次反射面积。

通常情况下，用碱处理是为了得到金字塔状绒面；用酸处理是为了得到虫孔状绒面。

不管是哪种绒面，全部能够提升硅片陷光作用。

b.步骤

1.常规条件下，硅和单纯HF、HNO3（硅表面会被钝化，二氧化硅和HNO3不反应）认为是不反应。

但在两种混合酸体系中，硅则能够和溶液进行连续反应。

硅氧化

硝酸/亚硝酸（HNO2）将硅氧化成二氧化硅（关键是亚硝酸将硅氧化）

Si+4HNO3=SiO2+4NO2+2H2O（慢反应）

3Si+4HNO3=3SiO2+4NO+2H2O（慢反应）

二氧化氮、一氧化氮和水反应，生成亚硝酸，亚硝酸很快地将硅氧化成二氧化硅。

2NO2+H2O=HNO2+HNO3（快反应）

Si+4HNO2=SiO2+4NO+2H2O（快反应）（第一步主反应）

4HNO3+NO+H2O=6HNO2（快反应）

只要有少许二氧化氮生成，就会和水反应变成亚硝酸，只要少许一氧化氮生成，就会和硝酸、水反应很快地生成亚硝酸，亚硝酸会很快将硅氧化，生成一氧化氮，一氧化氮又和硝酸、水反应，这么一系列化学反应最终结果是造成硅表面被快速氧化，硝酸被还原成氮氧化物。

二氧化硅溶解

SiO2+4HF=SiF4+2H2O（四氟化硅是气体）

SiF4+2HF=H2SiF6

总反应

SiO2+6HF=H2SiF6+2H2O

最终反应掉硅以氟硅酸形式进入溶液。

2.清水冲洗

3.硅片经过碱液腐蚀（氢氧化钠/氢氧化钾），腐蚀掉硅片经酸液腐蚀后多孔硅

4.硅片经HF、HCl冲洗，中和碱液，如不清洗硅片表面残留碱液，在烘干后硅片表面会有结晶

5.水冲洗表面，洗掉酸液

c.注意

制绒后面相对于未制绒面来说比较暗淡

d.现场图

奥特斯维电池厂采取RENA设备。

二、扩散

a.目标

提供P-N结，POCl3是现在磷扩散用得较多一个杂质源。

POCl3液态源扩散方法含有生产效率较高，得到PN结均匀、平整和扩散层表面良好等优点。

b.原理

POCl3在高温下（>600℃）分解生成五氯化磷（PCl5）和五氧化二磷（P2O5），其反应式以下：

但在有外来O2存在情况下，PCl5会深入分解成P2O5并放出氯气（Cl2）其反应式以下：

在有氧气存在时，POCl3热分解反应式为：

生成P2O5在扩散温度下和硅反应，生成二氧化硅（SiO2）和磷原子，其反应式以下：

c.结论

由此可见，在磷扩散时，为了促进POCl3充足分解和避免PCl5对硅片表面腐蚀作用，必需在通氮气同时通入一定流量氧气。

POCl3分解产生P2O5淀积在硅片表面，P2O5和硅反应生成SiO2和磷原子，并在硅片表面形成一层磷-硅玻璃，然后磷原子再向硅中进行扩散。

d.现场图

SEVEVSTAR扩散设备。

三、刻蚀去边

a.目标

因为在扩散过程中，即使采取背靠背单面扩散方法，硅片全部表面（包含边缘）全部将不可避免地扩散上磷。

P-N结正面所搜集到光生电子会沿着边缘扩散有磷区域流到P-N结后面而造成短路。

此短路通道等效于降低并联电阻。

经过刻蚀工序，硅片边缘带有磷将会被去除洁净，避免P-N结短路造成并联电阻降低。

b.原理

湿法刻蚀原理

大致腐蚀机制是HNO3氧化生成SiO2，HF再去除SiO2。

化学反应方程式以下：

3Si+4HNO3=3SiO2+4NO+2H2O

SiO2+4HF=SiF4+2H2O

SiF4+2HF=H2SiF6

中间部分有碱槽，碱槽作用是为了抛光未制绒面，使其变得愈加光滑；碱槽关键溶液为KOH；H2SO4溶液目标是为了使硅片在流水线上漂浮流动起来，不参与反应。

d.现场图

湿法刻蚀现场图

干法刻蚀现场图：

干法刻蚀是用等离子体进行薄膜刻蚀技术。

当气体以等离子体形式存在时，它含有两个特点：

首先等离子体中这些气体化学活性比常态下时要强很多，依据被刻蚀材料不一样，选择适宜气体，就能够愈加快地和材料进行反应，实现刻蚀去除目标；其次，还能够利用电场对等离子体进行引导和加速，使其含有一定能量，当其轰击被刻蚀物表面时，会将被刻蚀物材料原子击出，从而达成利用物理上能量转移来实现刻蚀目标。

四、镀膜

a.目标

光在硅表面反射损失率高达35%左右。

首先，减反射膜提升了对太阳光利用率，有利于提升光生电流密度，起到提升电流进而提升转换效率作用。

其次，薄膜中氢对电池表面钝化降低了发射结表面复合速率，减小了暗电流，提升了开路电压，从而提升了光电转换效率；在烧穿工艺中高温瞬时退火断裂了部分Si-H、N-H键，游离出来H深入加强了对电池钝化。

因为太阳电池级硅材料中不可避免含有大量杂质和缺点,造成硅中少子寿命及扩散长度降低从而影响电池转换效率。

H能钝化硅中缺点关键原因是：

H能和硅中缺点或杂质进行反应,从而将禁带中能带转入价带或导带。

b.原理

在真空、480摄氏度环境温度下，经过对石墨舟导电，使硅片表面镀上一层SixNy。

c.注意

依据镀膜在硅片上氮化硅厚度不一样，反应出电池片不一样颜色；注意石墨舟电机朝向；电池片周围显示白点为镀膜石墨舟内勾点。

d.现场图

五、印刷

a.目标

第一道后面银电极，第二道后面铝背场印刷和烘干，关键监控印刷后湿重；第二道铝浆；第三道正面银电极印刷，关键监控印刷后湿重和次栅线宽度。

第二道道湿重过大，首先浪费浆料，同时还会造成其不能在进高温区之前充足干燥，甚至不能将其中全部有机物赶出从而不能将整个铝浆层转变为金属铝，另外湿重过大可能造成烧结后电池片弓片。

湿重过小，全部铝浆均会在后续烧结过程中和硅形成熔融区域而被消耗，而该合金区域不管从横向电导率还是从可焊性方面均不适合于作为后面金属接触，另外还有可能出现鼓包等外观不良。

第三道道栅线宽度过大，会使电池片受光面积较少，效率下降。

b.原理

物理印刷、烘干

c.注意

刮刀压力：

刮刀压力越小，填入网孔墨量就越多；

印刷速度：

湿重在某一速度下达成最大值，低于此速度，速度增大湿重增大，高于此值，速度增大湿重较小；

印刷高度：

印刷高度值越大，湿重越小；

丝网间距：

丝网间距增大，油墨转移量也增大，但伴随刮刀压力增加，丝网间距对油墨转移量影响趋小；

刮刀截面对刮刀截面形状来说，刮刀边越锐利，线接触越细，出墨量就越大；边越圆，出墨量就越少。

d.现场图

六、烧结

a.目标

烧结就是把印刷到硅片上电极在高温下烧结成电池片,最终使电极和硅片本身形成欧姆接触,从而提升电池片开路电压和填充因子2个关键原因参数,使电极接触含有电阻特征,达成生产高转效率电池片目标.烧结过程中有利于PECVD工艺所引入－H向体内扩散，能够起到良好体钝化作用。

b.原理

烧结方法：

高温快速烧结

加热方法：

红外线加热

c.注意

1、烧结是一个扩散、流动和物理化学反应综合作用过程。

在印刷情况稳定前提下，温区温度、气体流量、带速是烧结三个关键参数。

2、因为要形成合金必需达成一定温度，Ag、Al和Si形成合金稳定又不一样，所以必需设定不一样温度来分别实现合金化。

3、将印刷好上,下电极和背场硅片经过网印刷机传送带传到烧结炉中,经过烘干排焦、烧结和冷却烘干排焦、烘干排焦烧结和冷却过程来完成烧结工艺最终达成上下电极和电池片欧姆接触。

烧结要达成效果

1、正面Ag穿过SiNH扩散进硅但不可抵达P-N；

2、后面Ag、Al扩散进硅。

这么，Ag、Ag/Al、Al将和硅形成合金，建立了良好电极欧姆接触，起到良好搜集电子效果。

d.现场图