太陽能電池片的生產(chǎn)工藝流程分為硅片檢測——表面制絨及酸洗——擴散制結(jié)——去磷硅玻璃——等離子刻蝕及酸洗——鍍減反射膜——絲網(wǎng)印刷——快速燒結(jié)等 。具體介紹如下:
一、硅片檢測
硅片是太陽能電池片的載體,硅片質(zhì)量的好壞直接決定了太陽能電池片轉(zhuǎn)換效率的高低,因此需要對來料硅片進行檢測 。該工序主要用來對硅片的一些技術參數(shù)進行在線測量,這些參數(shù)主要包括硅片表面不平整度、少子壽命、電阻率、P/N型和微裂紋等 。該組設備分自動上下料、硅片傳輸、系統(tǒng)整合部分和四個檢測模塊 。其中,光伏硅片檢測儀對硅片表面不平整度進行檢測,同時檢測硅片的尺寸和對角線等外觀參數(shù);微裂紋檢測模塊用來檢測硅片的內(nèi)部微裂紋;另外還有兩個檢測模組,其中一個在線測試模組主要測試硅片體電阻率和硅片類型,另一個模塊用于檢測硅片的少子壽命 。在進行少子壽命和電阻率檢測之前,需要先對硅片的對角線、微裂紋進行檢測,并自動剔除破損硅片 。硅片檢測設備能夠自動裝片和卸片,并且能夠?qū)⒉缓细衿贩诺焦潭ㄎ恢?,從而提高檢測精度和效率 。
二、表面制絨
單晶硅絨面的制備是利用硅的各向異性腐蝕,在每平方厘米硅表面形成幾百萬個四面方錐體也即金字塔結(jié)構(gòu) 。由于入射光在表面的多次反射和折射,增加了光的吸收,提高了電池的短路電流和轉(zhuǎn)換效率 。硅的各向異性腐蝕液通常用熱的堿性溶液,可用的堿有氫氧化鈉,氫氧化鉀、氫氧化鋰和乙二胺等 。大多使用廉價的濃度約為1%的氫氧化鈉稀溶液來制備絨面硅,腐蝕溫度為70-85℃ 。為了獲得均勻的絨面,還應在溶液中酌量添加醇類如乙醇和異丙醇等作為絡合劑,以加快硅的腐蝕 。制備絨面前,硅片須先進行初步表面腐蝕,用堿性或酸性腐蝕液蝕去約20~25μm,在腐蝕絨面后,進行一般的化學清洗 。經(jīng)過表面準備的硅片都不宜在水中久存,以防沾污,應盡快擴散制結(jié) 。
三、擴散制結(jié)
太陽能電池需要一個大面積的PN結(jié)以實現(xiàn)光能到電能的轉(zhuǎn)換,而擴散爐即為制造太陽能電池PN結(jié)的專用設備 。管式擴散爐主要由石英舟的上下載部分、廢氣室、爐體部分和氣柜部分等四大部分組成 。擴散一般用三氯氧磷液態(tài)源作為擴散源 。把P型硅片放在管式擴散爐的石英容器內(nèi),在850---900攝氏度高溫下使用氮氣將三氯氧磷帶入石英容器,通過三氯氧磷和硅片進行反應,得到磷原子 。經(jīng)過一定時間,磷原子從四周進入硅片的表面層,并且通過硅原子之間的空隙向硅片內(nèi)部滲透擴散,形成了N型半導體和P型半導體的交界面,也就是PN結(jié) 。這種方法制出的PN結(jié)均勻性好,方塊電阻的不均勻性小于百分之十,少子壽命可大于10ms 。制造PN結(jié)是太陽電池生產(chǎn)最基本也是最關鍵的工序 。因為正是PN結(jié)的形成,才使電子和空穴在流動后不再回到原處,這樣就形成了電流,用導線將電流引出,就是直流電 。
四、去磷硅玻璃
該工藝用于太陽能電池片生產(chǎn)制造過程中,通過化學腐蝕法也即把硅片放在氫氟酸溶液中浸泡,使其產(chǎn)生化學反應生成可溶性的絡和物六氟硅酸,以去除擴散制結(jié)后在硅片表面形成的一層磷硅玻璃 。在擴散過程中,POCL3與O2反應生成P2O5淀積在硅片表面 。P2O5與Si反應又生成SiO2和磷原子,
這樣就在硅片表面形成一層含有磷元素的SiO2,稱之為磷硅玻璃 。去磷硅玻璃的設備一般由本體、清洗槽、伺服驅(qū)動系統(tǒng)、機械臂、電氣控制系統(tǒng)和自動配酸系統(tǒng)等部分組成,主要動力源有氫氟酸、氮氣、壓縮空氣、純水,熱排風和廢水 。氫氟酸能夠溶解二氧化硅是因為氫氟酸與二氧化硅反應生成易揮發(fā)的四氟化硅氣體 。若氫氟酸過量,反應生成的四氟化硅會進一步與氫氟酸反應生成可溶性的絡和物六氟硅酸 。
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