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解析太阳能电池制造工艺流程

来源:【拓尔德TRD】 4001com登录入口:2023-03-23 分享 加入收藏 关注:541

太阳能电池是pV发电系统中最核心的器件,节能是利用光电转换原理使太阳的辐射光通过半导体物质转变为电能的一种器件,这种光电转换过程通常叫做“光生伏打效应”,因此太阳电池又称为“光伏电池”,用于太阳电池的半导体材料是一种介于导体和绝缘体之间的特殊物质。


科学家为了降低太阳电池的制造成本,沿着2条路径:一条是开发新颖的太阳电池的材料,另一条路径就是提高太阳电池自身的转换效率。将取之不尽的阳光转换成为为人类造福的电能,最核心的技术就是太阳电池的光电转换率。


制造太阳电池的半导体材料已知的有十几种,因此太阳电池的种类也很多。目前,技术最成熟,并具有商业价值的、市场应用最广的太阳电池是硅太阳电池。


硅太阳能电池制造工艺流程图


1、硅片切割,材料准备:

工业制作硅电池所用的单晶硅材料,一般采用坩锅直拉法制的太阳级单晶硅棒,原始的形状为圆柱形,然后切割成方形硅片(或多晶方形硅片),硅片的边长一般为10~15cm,厚度约200~350um,电阻率约1Ω.cm的p型(全球节能环保网掺硼)。


2、去除损伤层:

硅片在切割过程会出现大量的表面缺陷,这就会出现两个问题,首先表面的质量较差,另外这些表面缺陷会在电池制造过程中导致碎片增多。因此要将切割损伤层去除,一般采用碱或酸腐蚀,腐蚀的厚度约10um。


3、制绒:

制绒,就是把相对光滑的原材料硅片的表面通过酸或碱腐蚀,使其凸凹不平,变得粗糙,形成漫反射,减少直射到硅片表面的太阳能的损失。关于单晶硅来说一般采用NaOH加醇的方法腐蚀,利用单晶硅的各向异性腐蚀,在表面形成无数的金字塔结构,碱液的温度约80度,浓度约1~2%,腐蚀时间约15分钟。关于多晶来说,一般采用酸法腐蚀。


4、扩散制结:

扩散的目的在于形成pN结。普遍采用磷做n型掺杂。由于固态扩散要很高的温度,因此在扩散前硅片表面的洁净非常重要,要求硅片在制绒后要进行清洗,即用酸来中和硅片表面的碱残留和金属杂质。


5、边缘刻蚀、清洗:

扩散过程中,在硅片的周边表面也形成了扩散层。周边扩散层使电池的上下电极形成短路环,必须将它除去。周边上存在任何微小的局部短路都会使电池并联电阻下降,以至成为废品。目前,工业化生产用等离子干法腐蚀,在辉光放电条件下通过氟和氧交替对硅用途,去除含有扩散层的周边。扩散后清洗的目的是去除扩散过程中形成的磷硅玻璃。


6、沉积减反射层:

沉积减反射层的目的在于减少表面反射,新增折射率。广泛使用pECVD淀积SiN,由于pECVD淀积SiN时,不光是生长SiN作为减反射膜,同时生成了大量的原子氢,这些氢原子能对多晶硅片具有表面钝化和体钝化的双重用途,可用于大批量生产。


7、丝网印刷上下电极:

电极的制备是太阳电池制备过程中一个至关重要的步骤,它不仅决定了发射区的结构,而且也决定了电池的串联电阻和电池表面被金属覆盖的面积。最早采用真空蒸镀或化学电镀技术,而现在普遍采用丝网印刷法,即通过特殊的印刷机和模版将银浆铝浆(银铝浆)印刷在太阳电池的正背面,以形成正负电极引线。


8、共烧形成金属接触:

晶体硅太阳电池要通过三次印刷金属浆料,传统工艺要用二次烧结才能形成良好的带有金属电极欧姆接触,共烧工艺只需一次烧结,同时形成上下电极的欧姆接触。在太阳电池丝网印刷电极制作中,通常采用链式烧结炉进行快速烧结。


9、电池片测试:

完成的电池片经过测试分档进行归类。


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