
1、 SE PERC电池结构如下:
2、 工序流程:制绒、扩散、SE、刻蚀、氧化、背钝化、PECVD、背激光、丝网印刷、烧结、CID、检测分选、包装。
3.1、 制绒目的:形成绒面,利用陷光原理,减少光的反射,提高短路电流(Isc),增加PN结面积,最终提高电池的光电转换效率。去除硅片表面的机械损伤层 ;清除表面油污和金属杂质;(多晶形成凹坑状绒面),单晶形成金字塔状绒面,增加硅对太阳光的吸收。
3.2、 制绒反应式:Si+2NaOH+H2O →Na2SiO3 +2H2 ↑
3.3、 制绒绒面的金字塔结构:
3.4、 制绒过程工艺控制点:
①减薄量(量测仪器:电子天平);
②反射率(量测仪器:D8反射率测试仪);
③绒面观察(量测仪器:SEM)。
3.5、 单晶制绒物料:氢氧化钾、双氧水、盐酸、添加剂、氢氟酸。
4.1、 扩散目的:形成PN结。p—n结形成原理在晶体中一部分区域是P型杂质占优势,而另一部分区域是N型杂质占优势,这在交界处空穴就会从P型区域向N型区域扩散,自由电子从N型区域向P型区域扩散。相互扩散的结果就是形成电场方向由N型指向P型的空间电荷区,阻止多子的扩散,促进少子的漂移。当两者达到平衡时,空间电荷区的宽度就稳定下来。在光照的条件下,电池片内部会产生电子空穴对,电子空穴对会在电场的作用下往两边移动,与外接电路连接即形成电流。
4.2、 扩散方法:扩散工序是在P型硅片的单面掺入磷,从而形成PN结。
4.3、 扩散化学方程式:
4POCl3+3O2 → 2P2O5+6Cl2↑
2P2O5+5Si → 5SiO2+4P↓
4.4、 扩散过程工艺控制点: 方阻(测量仪器:方阻测试仪)。
4.5、 扩散物料:三氯氧磷、氧气、氮气。
5.1、 刻蚀原理:利用HNO3和HF的混合液体对扩散后硅片下表面和边缘进行腐蚀,去除边缘的N型硅,使得硅片的上下表面相互绝缘。
5.2、 刻蚀目的:扩散过程中,磷会扩散到硅片的边缘,造成短路,并在硅片表面形成一层含有P原子的二氧化硅,即PSG。刻蚀的目的就是去除边缘的PN结、去除PSG。在PERC电池工艺中,刻蚀同时,需要对背面进行抛光处理。
5.3、 边缘刻蚀原理反应方程式:Si + HNO3+HF → H2 [SiF6] + NOx + H2O
5.4、 刻蚀过程工艺控制点:
①刻蚀减薄量(测量仪器:电子天平);
②边缘漏电检测(测量仪器:边缘漏电测试仪,测试电流值,<0.05A)。
5.5、 刻蚀物料:氢氧化钾、盐酸、氢氟酸、硝酸。
6.1、 热氧目的:组件在长期工作后会产生一种衰减,称为PID(Potential Induced Degradation),使组件的性能低于设计标准。为达到抗PID的目的,刻蚀后需在硅片表面生长一层二氧化硅。目前我公司采用热氧工艺,即高温下在炉管中通氧气对表面进行氧化。
6.2、 热氧反应方程式:Si + O2→ SiO2
6.3、 热氧工艺控制点:亲水性(3~5S扩散面积为原来的2倍)。
6.4、 热氧物料:氮气、氧气。
7.1、 背钝化:背表面镀Al2O3+SiNx;镀AlOx膜:主要起背面钝化作用,提高Voc,Isc;镀SiNx膜:主要保护AlOx膜,避免背面铝浆穿透背面钝化层破坏钝化效果。
7.2、背钝化化学方程式:Al(CH3)3+N2O→Al2O3+N2+CH4+C+H2 SiH4+NH3→SiNx+H2
7.3、 背钝化目的:降低背表面复合速率、提高背表面电池在长波段的响应、修复背面表态。
7.4、 背钝化物料:三甲基铝、笑气、氩气、氨气、硅烷。
8.1、 正PECVD:PECVD是借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体电离,在局部形成等离子体,而等离子化学活性很强,很容易发生反应,在基片上沉积出所期望的薄膜(SiNx:H)。
8.2、 正PECVD作用:在电池表面形成一层减反膜,用来提高太阳光的吸收;进行表面钝化和体钝化;阻挡金属离子、水等对电池片的腐蚀;提升电池的Uoc;将长波段的光反射回硅片体内再次吸收,提升Isc。
9.1、 PECVD工艺控制点:反射率、反射率(测量仪器:椭偏移)。
10.1、 背激光:氧化铝和氮化硅为不导电物质,在印刷背面电场前,需要去除一部分氧化铝和氮化硅,以实现背场与硅基体的电接触。激光刻槽过程为物理过程,是用激光束按照一定图形直接轰击掉背面钝化层。
11.1、 丝网印刷:在硅片表面印刷电极和电场,顺序印刷背电极、背电场、正电极,流程如下:
11.2、 丝网印刷物料:正电极网版、背电极网版、背电场网版、正银浆料、背银浆料、背铝浆料、刮板。
12.1、 烧结目的:使电极与硅片形成良好的欧姆接触。
12.2、 烧结炉的结构:上料区—烘干区—烧结区—冷却区—下料区。
12.3、 正银烧结过程:
13.1、 光衰减:太阳能电池使用初期,由于光照引发的效率降低现象。
13.2、 电注入法抗光衰原理:通过电学方式调控太阳电池中氢的价态和分布,实现对缺陷和杂质钝化,是一种电流引入的氢钝化机制。
14.1、 AOI(Automatic Optical Inspection),即自动光学检测。主要用于电池片颜色分选和外观检验。AOI检测分为两部分:光学部分和图像处理部分。通过光学部分获得需要检测的图像;通过图像处理部分来分析、处理和判断。
15.1、 EL测试的基本原理是对电池片通入1-40mA的正向电流,作用与扩散两边,电能把处于基态的原子进行激发,处于激发态的原子不稳定,进行自发辐射,产生近红外波段光谱(900-1700nm)。通过滤波片的作用和底片的曝光程度来了解自发辐射中本征跃迁情况,通过少子寿命、密度与光强间的关系,从底片的曝光程度来判断硅片中是否存在缺陷。
16.1、 IV测试:在模拟太阳光下,测试电池片的转换效率。
16.2、 测试条件:AM1.5,测试温度在23℃-27℃之间,测试光强在950W/m2-1050 W/m2 ,使用前需用标片对测试机进行校准。

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