1、太陽能電池制造工藝一、硅太陽能電池工作原理一、硅太陽能電池工作原理 太陽能是人類取之不盡用之不竭的可再生能源。也是清太陽能是人類取之不盡用之不竭的可再生能源。也是清潔能源，不產生任何的環境污染。在太陽能的有效利用中；潔能源，不產生任何的環境污染。在太陽能的有效利用中；大陽能光電利用是近些年來發展最快，最具活力的研究領大陽能光電利用是近些年來發展最快，最具活力的研究領域，是其中最受矚目的項目之一。域，是其中最受矚目的項目之一。 其工作原理是利用光電材料其工作原理是利用光電材料吸收光能后發生內光電效應，吸收光能后發生內光電效應，將光能轉換為電能。根據所將光能轉換為電能。根據所用材料的不同，太陽能電

2、池用材料的不同，太陽能電池可分為：硅基太陽能電池和可分為：硅基太陽能電池和薄膜電池，本章主要講硅基薄膜電池，本章主要講硅基太陽能電池。太陽能電池。 二太陽能電池的硅材料二太陽能電池的硅材料 通常的晶體硅太陽能電池是在厚度通常的晶體硅太陽能電池是在厚度300300350m350m的高質的高質量硅片上制成的，這種硅片從提拉或澆鑄的硅錠上，將單量硅片上制成的，這種硅片從提拉或澆鑄的硅錠上，將單晶硅棒切成片，一般片厚約晶硅棒切成片，一般片厚約0.40.40.450.45毫米。硅片經過切、毫米。硅片經過切、拋、磨、清洗等工序，制成待加工的原料硅片。拋、磨、清洗等工序，制成待加工的原料硅片。 太陽能硅的雜

3、質濃度較高，一般要求太陽能硅的雜質濃度較高，一般要求5 5個個9 9的純度的純度（99.99999.999），比集成電路用的單晶硅（），比集成電路用的單晶硅（ 純度要求純度要求7 78 8個個9 9）要求低得多。太陽能硅常用）要求低得多。太陽能硅常用0.32cm的的P P型（型（100100）單晶硅片。單晶硅片。 制造太陽電池片，首先要對經過清洗的硅片，在高溫石制造太陽電池片，首先要對經過清洗的硅片，在高溫石英管擴散爐對硅片表面作擴散摻雜，一般摻雜物為微量的英管擴散爐對硅片表面作擴散摻雜，一般摻雜物為微量的硼、磷、銻等。目的是在硅片上形成硼、磷、銻等。目的是在硅片上形成P/NP/N結。然后采用

4、絲網結。然后采用絲網印刷法，用精配好的銀漿印在硅片上做成柵線，經過燒結，印刷法，用精配好的銀漿印在硅片上做成柵線，經過燒結，同時制成背電極，并在有柵線的面涂覆減反射膜同時制成背電極，并在有柵線的面涂覆減反射膜 ，單晶硅，單晶硅太陽電池的單體片就制成了。單體片經過檢測，即可按所太陽電池的單體片就制成了。單體片經過檢測，即可按所需要的規格組裝成太陽電池組件（太陽電池板），用串聯需要的規格組裝成太陽電池組件（太陽電池板），用串聯和并聯的方法構成一定的輸出電壓和電流。最后用框架和和并聯的方法構成一定的輸出電壓和電流。最后用框架和裝材料進行封裝，組成各種大小不同太陽電池陣列。裝材料進行封裝，組成各種大小

5、不同太陽電池陣列。三、硅太陽能電池制造工藝三、硅太陽能電池制造工藝 硅太陽能電池制造工藝硅太陽能電池制造工藝硅太陽能電池制造工藝主要包括：硅太陽能電池制造工藝主要包括：1. 1. 去除損傷層去除損傷層2. 2. 表面絨面化表面絨面化3. 3. 發射區擴散發射區擴散4. 4. 邊緣結刻蝕邊緣結刻蝕5. PECDV5. PECDV沉積沉積SiNSiN6. 6. 絲網印刷正背面電極漿料絲網印刷正背面電極漿料7. 7. 共燒形成金屬接觸共燒形成金屬接觸8. 8. 電池片測試。電池片測試。表面絨面化表面絨面化 由于硅片用由于硅片用P P型（型（100100）硅片，）硅片，可利用氫氧化鈉溶液對單晶硅可利用

6、氫氧化鈉溶液對單晶硅片進行各向異性腐蝕的特點來片進行各向異性腐蝕的特點來制備絨面。當各向異性因子制備絨面。當各向異性因子1010時（所謂各向異性因子就時（所謂各向異性因子就是（是（100100）面與（）面與（111111）面單晶）面單晶硅腐蝕速率之比），可以得到硅腐蝕速率之比），可以得到整齊均勻的金字塔形的角錐體整齊均勻的金字塔形的角錐體組成的絨面。絨面具有受光面組成的絨面。絨面具有受光面積大，反射率低的特點?？商岱e大，反射率低的特點?？商岣邌尉Ч杼栯姵氐亩搪冯娏?，高單晶硅太陽電池的短路電流，從而提高太陽電池的光電轉換從而提高太陽電池的光電轉換效率效率。 由于原始硅片采用由于原始硅片采用P

7、P型硅，發射區擴散一般采用三型硅，發射區擴散一般采用三氯氧磷氣體攜帶源方式，這個工藝的特點是生產高，氯氧磷氣體攜帶源方式，這個工藝的特點是生產高，有利于降低成本。目前大型的太陽能廠家一般用有利于降低成本。目前大型的太陽能廠家一般用8 8吋吋硅片擴散爐、石英管口徑達硅片擴散爐、石英管口徑達270mm270mm，可以擴散，可以擴散156156156156（mmmm）的硅片。）的硅片。 由于石英管口徑大，恒溫區長，提高了擴散薄層由于石英管口徑大，恒溫區長，提高了擴散薄層電阻均勻性；因為采用磷擴散，可以實現高濃度的摻電阻均勻性；因為采用磷擴散，可以實現高濃度的摻雜，有利于降低太陽電池的串聯電阻雜，有利

8、于降低太陽電池的串聯電阻RsRs，從而了提高，從而了提高太陽電池填充因子太陽電池填充因子FFFF。發射區擴散發射區擴散 多晶硅太陽電池廣泛使用多晶硅太陽電池廣泛使用PECVDPECVD淀積淀積SiN ,SiN ,由于由于PECVDPECVD淀積淀積SiNSiN時時, ,不光是生長不光是生長SiNSiN作為減反射膜作為減反射膜, ,同時生成了大量的原子同時生成了大量的原子氫氫, ,這些氫原子能對多晶硅片具有表面鈍化和體鈍化的雙重這些氫原子能對多晶硅片具有表面鈍化和體鈍化的雙重作用作用, ,可用于大批量生產高效多晶硅太陽電池可用于大批量生產高效多晶硅太陽電池, ,為上世紀末多為上世紀末多晶硅太陽電

9、池的產量超過單晶硅太陽電池立下汗馬功勞。隨晶硅太陽電池的產量超過單晶硅太陽電池立下汗馬功勞。隨著著PECVDPECVD在多晶硅太陽電池成功在多晶硅太陽電池成功, ,引起人們將引起人們將PECVDPECVD用于單晶用于單晶硅太陽電池作表面鈍化的愿望。硅太陽電池作表面鈍化的愿望。 由于生成的氮化硅薄膜含有大量的氫由于生成的氮化硅薄膜含有大量的氫, ,可以很好的鈍化硅可以很好的鈍化硅中的表面懸掛鍵，從而提高了載流子遷移率，一般要提高中的表面懸掛鍵，從而提高了載流子遷移率，一般要提高20%20%左右，同時由于左右，同時由于SiNSiN薄膜對單晶硅表面有非常明顯的鈍化薄膜對單晶硅表面有非常明顯的鈍化作用

10、。作用。PECVDPECVD淀積淀積SiNSiN 銀槳、銀鋁槳、鋁槳印刷過的硅片，通過烘干，使有機銀槳、銀鋁槳、鋁槳印刷過的硅片，通過烘干，使有機溶劑完全揮發，膜層收縮成為固狀物緊密粘附在硅片上，溶劑完全揮發，膜層收縮成為固狀物緊密粘附在硅片上，這時，可視為金屬電極材料層和硅片接觸在一起。所謂共這時，可視為金屬電極材料層和硅片接觸在一起。所謂共燒工藝顯然是采用銀硅的共晶溫度，同時在幾秒鐘內單燒工藝顯然是采用銀硅的共晶溫度，同時在幾秒鐘內單晶硅原子溶入到金屬電極材料里，之后又幾乎同時冷卻形晶硅原子溶入到金屬電極材料里，之后又幾乎同時冷卻形成再結晶層，這個再結晶層是較完美單晶硅的晶格點陣結成再結晶

11、層，這個再結晶層是較完美單晶硅的晶格點陣結構。只經過一次燒結鈍化的表面層，氫原子的外釋是有限構。只經過一次燒結鈍化的表面層，氫原子的外釋是有限的，共燒保障了氫原子大量存在，填充因子較高，沒有必的，共燒保障了氫原子大量存在，填充因子較高，沒有必要引入氮氫烘焙工藝（要引入氮氫烘焙工藝（FGSFGS）。）。電池片測試電池片測試 主要測試太陽電池的基本特性：主要測試太陽電池的基本特性： 開路電壓開路電壓VOC、短路電流、短路電流ISC、填充因子、填充因子FF、能量轉換效率、能量轉換效率。 FF為電池的填充因子為電池的填充因子(Fill Factor), 它定義為電池具有最大輸出功率它定義為電池具有最大輸出功率(Pop,)時的電流時的電流(IOpt)和電壓和電壓(Vopt)的乘積與電池的短路電流和開路電壓乘積的比值，的乘積與電池的短路電流和開路電壓乘積的比值， 較高較高 的的 短短 路路電流和開路電壓是產生較高能量轉換效率的基