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太陽(yáng)能光伏硅片的制作流程簡(jiǎn)單介紹

光伏硅片由于硅元素具有光電效應,所以在光伏領(lǐng)域,大多使用硅片完成太陽(yáng)能到電能的轉換。由于光伏硅片相對于半導體硅片在純度和翹曲度等等方面要求較低,所以光伏硅片制造過(guò)程相對簡(jiǎn)單。

 

太陽(yáng)能硅片的生產(chǎn)工藝流程分為硅片檢測--表面制絨及酸洗--擴散制結--去磷硅玻璃--等離子刻蝕及酸洗--鍍減反射膜--絲網(wǎng)印刷--快速燒結等。具體介紹如下:

 

1、硅片檢測

 

硅片質(zhì)量的好壞直接決定了太陽(yáng)能電池片轉換效率的高低,因此需要對來(lái)料硅片進(jìn)行檢測。在進(jìn)行少子壽命和電阻率檢測之前,需要先對硅片的對角線(xiàn)、微裂紋進(jìn)行檢測,并自動(dòng)剔除破損硅片。硅片檢測設備能夠自動(dòng)裝片和卸片,并且能夠將不合格品放到固定位置,從而提高檢測精度和效率。

 

2、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(wàn)個(gè)四面方錐體也即金字塔結構。制備絨面前,硅片須先進(jìn)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(jìn)行一般的化學(xué)清洗。經(jīng)過(guò)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。

 

3、擴散制結

 

太陽(yáng)能電池需要一個(gè)大面積的PN結以實(shí)現光能到電能的轉換,而擴散爐即為制造太陽(yáng)能電池PN結的專(zhuān)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。制造PN結是太陽(yáng)電池生產(chǎn)基本也是關(guān)鍵的工序。因為正是PN結的形成,才使電子和空穴在流動(dòng)后不再回到原處,這樣就形成了電流,用導線(xiàn)將電流引出,就是直流電。

 

4、去磷硅玻璃

 

該工藝用于太陽(yáng)能電池片生產(chǎn)制造過(guò)程中,通過(guò)化學(xué)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(xué)反應生成可溶性的絡(luò )和物六氟硅酸,以去除擴散制結后在硅片表面形成的一層磷硅玻璃。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(guò)量,反應生成的四氟化硅會(huì )進(jìn)一步與氫氟酸反應生成可溶性的絡(luò )和物六氟硅酸。

 

5、等離子刻蝕

 

由于在擴散過(guò)程中,即使采用背靠背擴散,硅片的所有表面包括邊緣都將不可避免地擴散上磷。PN結的正面所收集到的光生電子會(huì )沿著(zhù)邊緣擴散有磷的區域流到PN結的背面,而造成短路。因此對太陽(yáng)能電池周邊的摻雜硅進(jìn)行刻蝕,以去除電池邊緣的PN結。

 

6、鍍減反射膜

 

拋光硅表面的反射率為百分之35,為了減少表面反射,提高電池的轉換效率,需要沉積一層氮化硅減反射膜。工業(yè)生產(chǎn)中常采用PECVD設備制備減反射膜。PECVD即等離子增強型化學(xué)氣相沉積。

 

7、絲網(wǎng)印刷

 

太陽(yáng)電池經(jīng)過(guò)制絨、擴散及PECVD等工序后,已經(jīng)制成PN結,可以在光照下產(chǎn)生電流,為了將產(chǎn)生的電流導出,需要在電池表面上制作正、負兩個(gè)電極。制造電極的方法很多,而絲網(wǎng)印刷是目前制作太陽(yáng)電池電極普遍的一種生產(chǎn)工藝。絲網(wǎng)印刷是采用壓印的方式將預定的圖形印刷在基板上,該設備由電池背面銀鋁漿印刷、電池背面鋁漿印刷和電池正面銀漿印刷三部分組成。

 

8、快速燒結

 

經(jīng)過(guò)絲網(wǎng)印刷后的硅片,不能直接使用,需經(jīng)燒結爐快速燒結,將有機樹(shù)脂粘合劑燃燒掉,剩下幾乎純粹的、由于玻璃質(zhì)作用而密合在硅片上的銀電極。燒結爐分為預燒結、燒結、降溫冷卻三個(gè)階段。預燒結階段目的是使漿料中的高分子粘合劑分解、燃燒掉,此階段溫度慢慢上升;燒結階段中燒結體內完成各種物理化學(xué)反應,形成電阻膜結構,使其具有電阻特性,該階段溫度達到峰值;降溫冷卻階段,玻璃冷卻硬化并凝固,使電阻膜結構固定地粘附于基片上。

 

 

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