基础知识Word格式文档下载.docx

1、4 有使金字塔变大的负面作用，不因加的太多，5 IPA爆炸极限低，挥发多时候要保证通风畅通，否则容易出现着火等事故酸制绒原理：在以HF-HNO3为基础的水溶液体系中，硅片表面发生各向同性腐蚀，产生类似半球形状“凹陷”。硅的酸性腐蚀的反应式：3Si+18HF+4HNO3 3H2SiF6 +4NO +8H2O HNO3作用：作为一种氧化剂腐蚀硅片，与硅反应，在硅片表面形成一层SiO2 。HCl酸洗作用：络合和去除硅片表面残留的金属离子HF酸洗作用：去除硅片表面的二氧化硅氧化层，起到使硅片脱水的作用。绒面中的黑线：适当调节HNO3-HF比例对于晶体硅，由于各个晶面的原子密度不同，与碱进行反应的速度差

2、别很大，晶体硅的（100）面与（111）面的被腐蚀的速率之商定义为“各向异性因子”（Anisotropic Factor，AF）1。通过改变碱溶液的浓度、温度等参数，可以有效的调节AF。当AF = 1时，硅片各晶面的溶解速度相似，得到的表面是平坦、光亮的，通常利用这一反应去除硅片表面的机械损伤层，（这就是粗抛原理，NaOH 1020 温度8090度 时间30-60S。能够腐蚀出高质量的金字塔绒面是AF = 10，理想绒面应该是表面干净，金字塔大小均匀（1-10微米），覆盖率高。就现在的腐蚀溶液多为NaOH，Na2SIO3和IPA体系。能腐蚀出理想的绒面就要很好的平衡溶液各成分量的关系，以及他们

3、和温度、时间的关系。NaOH的浓度的大小直接影响到制绒的速率，NaOH的量不应过大（过大使得AF的值越小，腐蚀性随NaOH浓度的变化比较显著，浓度高的NaOH浓度与硅进行化学反应的速度加快，反应相同时间后，金字塔的体积更大。当NaOH的浓度超过了一定的界限，溶液的腐蚀力度过强，各向异性因子变小，绒面越好越差，甚至出现类似“抛光的效果”，理想的绒面应是金字塔体积较少，大小均匀，覆盖率高，AF10）。制绒工艺NaOH的量从4到1.25下降的过程中可以看出，NaOH浓度低，反应比较好控制，得到的金字塔越饱满越小，硅片表面的颜色越深。制绒工艺配比问题：NaOH的浓度从4-1.25%，发现浓度低比较好控

4、制，Na2SIO3浓度现在用的是0.3，比较1更好，Na2SIO3过多蓝痕和溶液的换液频率都会增加，现在用的浓度是1000gNaOH.250g，7LIPA/80L,换液频率为平均12次换一次,每次加IPA1L,后期加1.5L,时间为1300-1500S,温度83-85度,抛掉克重为0.4左右。制绒液中的IPA、NaOH、Na2SIO3三者浓度比例决定溶液的腐蚀速率和金字塔形成情况。常出现的问题：制绒现在出现过的问题有1 1槽出现粘泡的现象（是因为反应强烈，）2白斑 就是硅片没有抛好的特征，主要采取的措施是增加时间或者增加NaOH的量，或者提高温度。3 蓝痕是因为Na2SIO3的量增大，溶液粘稠

5、度上升，增加IPA的量可以好很多，4水痕，是因为在水槽中水没有及时补好，使得硅片在空气中停留时间太久所致，措施就是提高水的压力和喷淋的力度，5 气点，是因为IPA过少所致，多加IPA即可。6 出现金字塔过大，甚至出现金字塔抛掉的现象，是因为温度过高或者NaOH浓度过高。扩 散扩散工艺的目的：产生PN结；薄层A和薄层B称为“pn结”，又称“阻挡层”，厚度大约为10-410-5cm PN结的制造制造一个PN结并不是把两块不同类型（p型和n型）的半导体接触在一起就能形成的。必须使一块完整的半导体晶体的一部分是P型域，另一部分是N型区域。也就是在晶体内部实现P型和N型半导体的接触 。影响扩散的因素 ：

6、 a管内气体中杂质源的浓度 b扩散温度 c扩散时间磷扩散的基本原理 POCl3在高温下（600）分解生成五氯化磷（PCl5）和五氧化二磷（P2O5），其反应式如下：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：由上面反应式可以看出，POCl3热分解时，如果没有外来的氧（O2）参与其分解是不充分的，生成的PCl5是不易分解的，并且对硅有腐蚀作用，破坏硅片的表面状态。但在有外来O2存在的情况下，PCl5会进一步分解成P2O5并放出氯气（Cl2）其反应式如下：生成的P2O5又进一步与硅作用，生成SiO2和磷原子，由此可见，在磷扩散时，为了促使POCl3充分的分解

7、和避免PCl5对硅片表面的腐蚀作用，必须在通氮气的同时通入一定流量的氧气 。在有氧气的存在时，POCl3热分解的反应式为： POCl3分解产生的P2O5淀积在硅片表面，P2O5与硅反应生成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 。POCl3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，这对于制作具有大面积结的太阳电池是非常重要的。 扩散工艺运行过程中，用到的气体有N2和O2，纯度为99.999%。1.小N2：小流量氮气，纯度99.999%；携带磷源进入炉管。2.大N2：大流量氮气，纯度99.999%；净化炉管，为扩散创造净化环

8、境。3.O2：纯度99.999%；参与化学反应，形成PSG层。扩 散 工 艺 要 点由于硅太阳能电池实际生产中均采用P型硅片，因此需要形成N型层才能得到PN结，这通常是通过在高温条件下利用磷源扩散来实现的。这种扩散工艺包括两个过程：首先是硅片表面含磷薄膜层的沉积，然后是在含磷薄膜中的磷在高温条件下往P型硅里的扩散。扩散过程结束后，通常利用“四探针法”对其方块电阻进行测量以确定扩散到硅片里的磷的总量，对于丝网印刷太阳电池来说，方块电阻一般控制在40-50欧姆，在刻蚀段，方阻可提升58左右，一般最大不超过10。发射结扩散通常被认为是太阳电池制作的关键的工艺步骤。扩散太浓，会导致短路电流降低（特别是

9、短波长光谱效应很差，当扩散过深时，该效应还会加剧）；扩散不足，会导致横向传输电阻过大，同样还会引起金属化时硅材料与丝网印刷电结之间的欧姆接触效果。导致少数载流子寿命低的原因还包括扩散源的纯度、扩散炉的清洁程度、进炉之前硅片的清洁程度甚至是在热扩散过程中硅片的应力等。扩散结的质量同样依赖于扩散工艺参数，如扩散的最高温度、处于最高温度的时间、升降温的快慢（直接影响硅片上的温度梯度所导致的应力和缺陷）。当然，大量的研究表明，对于具有600mv左右开路电压的丝网印刷太阳电池，这种应力不会造成负面影响，实际上有利于多晶情况时的吸杂过程。发射结扩散的质量对太阳能电池电学性能的影响反映在串联电阻从而在填充因

10、子上：（1）光生载流子在扩散形成的N-型发射区是多数载流子，在这些电子被金属电极收集之前需要经过横向传输，传输过程中的损失依赖于N-型发射区的横向电阻；（2）正面丝网印刷金属电极与N-型发射区的电接触，为了避免形成SCHOTTKY势垒或其它接触电阻效应而得到良好的欧姆接触，要求N-型发射区的搀杂浓度要高。扩散结的深度同样也很关键，因为烧结后的金属电极要满足一定的机械强度，如果结太浅，烧结后金属会接近甚至到达结的位置，会导致结的短路。太阳光谱中，不同波长的光有不通的穿透深度，也就是说不同波长的光在硅材料里的不同深度被吸收。波长越短的光在硅材料里的不同深度被吸收。波长越短的光，越在靠近表面的区域被

11、吸收。在N-型区空穴是少数载流子，在P-型区电子是少数载流子，每个光子在吸收处产生一对电子空穴对，由于P-N结的内建场的作用，N-型区的空穴个P-型区的电子分别扩散到PN结附近然后被分离到另一侧成为多数载流子。因光子被吸收后所产生的电子和空穴（光生载流子）需要扩散一定的距离才能到达PN结附近，在这一扩散过程中，有些载流子载流子可能会因为复合而消失从而导致短路电流的降低。通常，利用少数载流子寿命来对此复合损失加以描述。由于硅材料对短波长的光（紫外光和蓝光）的吸收主要发生载表面附加区域，因此，考虑扩散结的要求时（扩散深度和结深），仅需要对短波长的光加以特别关注。要求一定的扩散浓度以确保因载流子横向

12、传输所经过的电阻造成的损失较小。由于搀杂浓度会极大地降低少数载流子的寿命，而结太深又会增加少数载流子在扩散到PN结地过程中的复合损失。当横向薄层电阻低于100欧姆时，太阳电池表面会不可避免地存在以个区域，在该区域中由于光被吸收所产生地载流子会因为寿命太短而在扩散到PN结之前就被复合，从而对电池效率没有贡献，该特殊区域被成为“死层”。而实际上，丝网印刷太阳电池地横向薄层电阻通常在40-50欧姆，“死层”效应更严重。不仅紫外光，即使太阳光谱中最高密度的绿光的贡献也会受到影响。对于绿光，有大约10%的强度会在“死层”被吸收而失去贡献。相比而言，波长较长的红光和红外光因主要在体内被吸收，所产生的光生载

13、流子被收集的几率几乎不受扩散结的影响。需要指出的时，即使将薄层电阻升高到100欧姆，由于浓扩散导致的“死层”效应减少，但表面的复合仍然很严重，需要进行表面钝化。因此，要制备高效太阳电池，需要同时满足淡搀杂和表面钝化两个条件。太阳电池的开路电压和短路电流与器件内部的复合息息相关。复合越小，开路电压越高。同时，复合情况也影响着饱和暗电流。由于“死层”里的复合速率非常高，在表面和“死层”里所产生的光生载流子对短路电流和复合电流均没有贡献。由于丝网印刷太阳电池的表面扩散浓度较高，“死层”效应较严重，硅片本身的质量和背表面复合对开路电压的影响更严重。扩散： 结浅利：死层小，复合小，短波响应好 弊：烧结时

14、易烧穿，串联电阻高 掺杂浓度大利：减少接触电阻 弊：体内复合增加PN结：温度温度越高，方阻越低，结深越深；时间时间越长，方阻越低，结深越深掺杂浓度:流量N2平衡整体方阻；POCI3流量大，方阻低，掺杂浓度大；O2流量大，方阻低，掺杂浓度高；时间越长，方阻低，掺杂浓度大扩散流程清洗 饱和 升温 装片 进炉 稳定 通氧气通源 吹氮 出炉 卸片 检验有哪些原因会造成热氧化生长的二氧化硅的钠离子沾污？如何解决？答：氧化层中的钠离子沾污是造成器件漏电流增大、击穿特性变化、器件性能不稳定的重要原因之一。氧化层中的钠离子沾污的来源有：清洗硅片的用具、化学试剂、纯水；操作者身上的汗液、呼出的气体、人体皮肤屑等

15、；扩散炉中炉管和耐火砖等材料中含有大量的钠离子，在高温下穿过石英管，造成氧化层钠离子沾污。解决办法是：加强工艺操作、人体卫生、环境卫生；使用高纯化学试剂、高纯水和超净设备；有哪些原因会造成扩散的均匀性差？造成扩散的均匀性差的原因有：a、衬底材料（硅片）本身质量问题；b、硅片清洗处理不好，表面有局部沾污和氧化物。在相同的扩散条件下，在有沾污和氧化物的区域杂质原子扩散进去的数量、结的深度就与其他地方不一样；c、杂质扩散系数和固溶度都与温度有关，石英舟中各处的温度若有差异，就会影响扩散均匀性。特别是长石英舟、短恒温区，其影响更明显；d、扩散时，石英舟各处的杂质蒸汽压是不完全相同的，也会造成扩散结果不

16、均匀。解决的办法：a、选用质量高的硅片，表面光亮、平整、无划痕等；b、认真清洗硅片，尽量做到表面无沾污、无氧化物；c、使用长恒温区的扩散炉。有哪些原因会造成扩散的重复性差？造成扩散的重复性差的原因有：a、各次扩散过程中，炉温、时间变化较大；b、石英管内的杂质蒸汽压变化大；c、各次硅片清洗处理程度有区别、即硅片表面清洁度不一样；d、工艺条件和工艺操作有小的改动，如石英舟推进石英管恒温区里的位置各次不一样等。a、精确控制炉温和扩散时间；b、每天第一次扩散前，将石英管道和石英舟在源蒸汽中饱和10分钟左右，对扩散重复性大有好处；c、每次的硅片清洗和工艺操作要严格认真。有哪些原因会造成PN结反向漏电流大

17、？造成PN结反向漏电流大的原因有：a、硅片表面沾污了重金属杂质，在高温下，它们会很快扩散进入硅片体内，沉积在晶格缺陷中，发生局部击穿，造成很大反向漏电流；b、硅表面缺陷过多或吸附了水分、杂质离子，导致表面漏电流大；c、SiO2表面吸附了气体、离子及SiO2本身的缺陷，使SiO2层带上了正电荷，形成面沟道效应，使反向漏电流增大；d、图形边缘不完整，出现尖峰毛刺，硅表面有合金点、破坏点，都会引起众向扩散不均匀，PN结上出现尖峰，使电场集中，漏电流大。a、采用低位错密度的硅材料；b、严格清洗工艺，使硅片表面高清洁度。K+P 刻蚀用HF酸把上下表面的磷硅玻璃（去PSG） ： 避免因为SiO2在丝网印刷

18、中引起的接触电阻 ；硅和SiO2加热时的膨胀系数不同，如不去除，可能在后续工序中引起内部缺陷 PECVD微波间接等离子增强化学气相沉积在太阳电池表面沉积深蓝色减反膜-SiN膜（80nm左右），在450度环境中，SIH4与NH3反应，先通NH3，使得硅片表面H钝化，SiN膜除了减少反射外，还具有卓越的抗氧化和绝缘性能，同时具有良好的阻挡钠离子、掩蔽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。钝化太阳电池的受光面: 钝化膜（介质）的主要作用是保护半导体器件表面不受污染物质的影响，半导体表面钝化可降低半导体表面态密度钝化太阳电池的体内:在SiN

19、减反射膜中存在大量的H，在烧结过程中会钝化晶体内部悬挂键膜厚*折射率*4=波长时间每变化12s，膜厚变化1nm，每变化10s，折射率变化0.001膜 厚：1nm/12s ，符合经验值13s/nm折射率：0.001/10s1nm/（6-7） 为了方便调节一般我们可以认为经验值为1nm/5 1.5nm/100W（经验值：1nm/100W）0.001/25W 整批片子膜厚高，检查工艺参数并无问题。 对于膜厚高于质量控制上限93nm的片子（片子呈白色或者红色），在确认工艺参数没有问题的前提下，可以查看对应炉管的历史记录，观察运行参数是否有异常，一般膜厚偏高主要有以下几种情况： 1.前段减重反射率异常，

20、一般片子发白。可以查看生产记录单或者联系前段制绒工艺了解情况。检查片子是否为返工片，返工片在相同工艺条件下，膜厚也会偏高。 2.设备异常，片子一般会带浅黄色。真空偏差及功率偏差都会造成此类片子，具体可以在报警记录及历史记录里查询。 3.做错工艺，一般片子呈红色且有弯曲。有时生产做片子时点错工艺做成了镀舟工艺，一般这样出来的片子颜色都会发红甚至变灰色，而且弯曲情况比较明显。 一般膜厚偏高的片子只能做返工处理，对于做错工艺导致片子弯曲的情况，此类片子只能当做废片。钝化差为何会影响开路电压？钝化分为表面钝化和体钝化，钝化可以降低半导体的活性，使半导体的复合速率降低，其主要方式就是饱和半导体内的悬挂键

21、，增加表面的清洁程序，避免由于杂质的引入而形成的复合中心，以此降低少数载流子的复合速率，从而提高开路电压。丝 印丝网印刷原理丝网印刷是把带有图像或图案的模版被附着在丝网上进行印刷的。通常丝网由尼龙、聚酯、丝绸或金属网制作而成。当承印物直接放在带有模版的丝网下面时，丝网印刷油墨或涂料在刮刀的挤压下穿过丝网中间的网孔，印刷到承印物上（刮刀有手动和自动两种）。丝网上的模版把一部分丝网小孔封住使得颜料不能穿过丝网，而只有图像部分能穿过，因此在承印物上只有图像部位有印迹。换言之，丝网印刷实际上是利用油墨渗透过印版进行印刷的，这就是称它为丝网印刷而不叫蚕丝网印刷或绢印的原因，因为不仅仅蚕丝用作丝网材料，尼

22、龙、聚酯纤维、棉织品、棉布、不锈钢、铜、黄铜和青铜都可以作为丝网材料。156#背电极增重：0.055g左右，影响不大；背电场增重：1.41.5,；正电极：0.180.23g背电场的作用：1.在背面形成一层P+层。能有效提高电池开压。2.背面形成一种重掺杂，使背电极形成良好欧姆接触，减小接触电阻3.背面铝在烧结时候，具有吸杂作用，使晶体硅体内杂质减少，降低了体复合4.背场厚度适当增加，能提高电池的短路电流和开路电压，增加长波段光的响应。 大面积背场也存在一定问题，比如烧结后背场不平整，弯曲等。现在有些区域性背场技术， 好像效率更高为什么正电极要印刷两次？能三次以上吗？具体如何设计？正电极印刷两次

23、印刷可以提高细栅线的高宽比，减小串联电阻，减小遮光面积，提高电池片的电性能，个人觉得没必要印刷三次，因为两次印刷已经达到了我们的目的，再印刷一次，对电池片电性能的贡献不明显，而且还增加了生产成本。电池片串联电阻是由体电阻，电极电阻，接触电阻，横向电阻组成的，烧结不好会使接触电阻增大，从而增加电池片的串联电阻。丝网的材质：不锈钢丝网。目数：280目；目数的定义：单位面积（英寸或cm）上丝网孔的数量。丝直径：2428m；丝网厚度：8290m；膜厚：15m；静态张力：25N。确切地说。丝网的作用是控制油墨和支承模版。透墨量应该等于印刷中油墨填满各个网孔后并尽可能完全地漏空各个网孔将油墨转移到承印物上

24、的墨量。理论上的墨量即丝网能淀积的墨量换言之厚的丝网就等于厚的油墨层。因此丝网的厚度是控制墨厚的主要参数。在太阳电池背面丝网印刷铝浆;通过烧结穿透背面PN结;和P型硅形成良好的接触太阳能电池片等效电路电性能参数Uoc:开路电压；Isc：短路电流；Rs：串联电阻；Rsh：并联电阻；FF：填充因子；Pmpp：最大功率；Umpp：最大功率点电压；Impp：最大功率点电流；Irev1：反向电流1（-10V）；Irev2：反向电流2（-12V）；Ncell：转换效率 计算公式：Ncell= Pmpp/S（硅片面积） ；Pmpp= Umpp*Impp= Uoc*Isc*FF；FF=（Umpp*Impp）/

25、（Uoc*Isc）丝网印刷各参数及其对印刷质量的影响丝网印刷离不开丝网，丝网是网版图形的载体，是支撑感光胶膜控制印刷浆料量的重要工具，决定了印刷的精度和质量。丝网根据材质可分为尼龙丝网、聚酯丝网和不锈钢丝网。尼龙丝网和聚酯丝网： 印刷图形重现性差，油墨厚度的均匀性较难控制，绷网时张力受到限制，适用于一般质量要求不高的网印产品。不锈钢丝网：具有线径均匀，网纱厚度一致，张力稳定的特征，印刷图形质量好，适应性广，尤其是在制作高精度高密度高质量的网印产品和作业方面得到广泛的应用。丝网根据目数可分为低网目数（低于200目） 、中网目数（200- 300目）和高网目数（高于300目）。不锈钢丝网的几何和物

26、理特性参数:1经线、纬线（m） 2线径（ m ）、网孔宽度（ m ）3目数（孔数/英寸） 4开孔率（%） 5丝网厚度/纱厚（ m ） 6丝线编织结构 7屈服点 8理论透墨高度（ m ）与理论透墨体积 9丝网再现线条的最细宽度值（ m ）10张网角度 11刮刀角度 12丝网张力 13网框尺寸不锈钢丝网由经纬线编织而成。长度方向即平行于织边的纵线为经向。宽度方向即垂直于经向的横线称纬向。丝网当中仅有不锈钢丝网才具有精密的特征数据，主要是线径、网孔宽度、厚度、拉伸屈服点和表面光泽等。不锈钢丝网最基本最重要的特征参数就是线径（d）和网孔宽度（W） ，如右图，其它的参数基本上由它们衍生出来。有些不锈钢丝

27、网的规格型号就是由线径和网孔宽度组成如瑞士Bopp 丝网型号为SD40/25 的丝网它表示丝网线径为25 m 网孔宽度为40 m。线径d是指网丝的直径。不锈钢丝线的线径一般在20- 100 m范围，而通常聚酯或尼龙丝线的线径在30 -130 m之间。由于不锈钢丝的线径细，故能编织出精细且目数很高的丝网。衡量不锈钢丝质量的参数：线径误差、丝线圆整度误差。网孔宽度（W） 是指丝网孔径的大小，计算公式如下：浆料的平均细度必须与丝网的开孔大小相适应，丝网的网孔宽度应是浆料平均细度的3 -5 倍。因为浆料中有1 0 %- 2 0 % 的颗粒大于平均细度。网孔宽度误差计算：当网孔宽度误差值超过10%时，用

28、肉眼就能够分辨出丝网宽度的不均匀度，即网孔的疏密程度，这会影响图形的印刷精度、分辨率等。开孔率（Ao）直接影响印刷时油墨的透过体积，其计算公式如下：目数（M）是丝网最重要的参数之一，是人们选用丝网的首选参数。常用目数单位为孔数/厘米或线数/厘米，英制单位为孔数/英寸或线数/ 英寸。瑞士、德国、意大利等西欧国家在计算目数时大多采用公制为单位，而日本则采用英制为单位。当网孔宽度（W）与丝径（d）之比值，即W/d 小于1.3 时丝网结构通常为斜织结构， 丝网的编织密度较密，这样可以避免丝线在弯折时变形或折断；当W/d 的值大于1.3 时，通常采用平织结构。产线使用的网版W/d 值为1.8左右；当W/

29、d 的值太大5时，丝网结构不紧凑，丝网编织密度较疏松，容易造成织物上的纬线倾斜不与经线垂直的纬斜现象，还会造成丝线之间位置的相对移动以及形成不锈钢丝线的不均匀排布，从而产生交错厚薄段的云纹现象。丝网再现线条的最细宽度值通常与丝网直径、网孔宽度有直接关系。最细线条宽度值计算公式为网框面积的大小，一般为印刷物面积的2倍。网框面积与印刷物面积的比例过小，印刷物的印刷精度会下降。因此，为了保证印刷质量，网框面积不能小于印刷物面积的1.8倍。测试中串联电阻主要由以下几个方面组成：体电阻、电极电阻、横向电阻、接触电阻1.材料体电阻（可以认为电阻率为的均匀掺杂半导体）2.正面电极金属栅线体电阻3.正面扩散层电阻4.背面电极金属层电阻5.正背面金属半导体接触电阻6.外部因素影响，如探针和片子的接触等烧结的关键就是欧姆接触电阻，也就是金属浆料与半导体材料接触处的电阻。可以这样考虑，上述1.2.3.4项电阻属于固定电阻，也就是基本电阻；5则是变量电阻烧结效果的好坏直接影响Rs的最终值；6属于外部测试因素，也会导致Rs变化测试中