太阳能电池片主要原材料为单晶或多晶硅片,生产过程采用相同的技术和工艺流程基本相同。根据产品方案,本项目主要生产工艺的流程采用国内较为成熟的工艺路线,基本上是从硅片的开箱检测与装盒开始、然后在加工车间去除油污及制绒、扩散制作表面PN结然后检测、湿法刻蚀周边PN结及抽测效果、二次清洗,然后在表面处理车间完成制备表面减反射层、印刷背面电极、背电场、正面电极,然后经过高温烧结,最后经检测车间检测合格后入库。
太阳能电池硅片生产工艺流程图如下
主要工艺流程详解
(1) 清洗、制绒:首先用碱(或酸)腐蚀硅片,以去除硅片表面机械损伤。而后进行硅片表面绒化,现在常用的硅片的厚度 180mm左右。去除硅片表面损伤层是太阳电池制造的第一道常规工序,主要是通过化学腐蚀,硅片化学腐蚀的主要目的是消除切片带来的表面损伤,同时也能起到一定的绒面效果,从而减少光反射。
(2) 甩干:清洗后的硅片使用离心甩干机进行甩干。
(3) 扩散、刻蚀:多数厂家都选用p型硅片来制作太阳电池,那么一般用POCL3液态源作为扩散源。扩散设备可用横向石英管或链式扩散炉,进行磷扩散形成n 型层。扩散的最高温度可达到850-900℃。这种方法制出的结均匀性好,方块电阻的不均匀性小于10%,少子寿命大于10微秒。扩散过程遵从如下反应式:
4POCL3 +3O2(过量)→ 2P2O5+2CL2(气)2P2O5+5Si → 5SiO 2 + 4P
背腐蚀去磷硅玻璃和边缘P-N节:用化学方法除去扩散层SiO2与HF生成可溶于水的SiF62-,从而使硅表面的磷硅玻璃(掺P2O5的SiO2)溶解,化学反应为:SiO2 +6HF → H2(SiF6)+2H2O
(4) 减反射:采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD:Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 技术在电池表面沉积一层氮化硅减反射膜,不但可以减少光的反射,由于在制备SiNx减反膜过程中大量的氢原子进入,能够起到很好的表面钝化和体钝化的效果,这对于具有大量晶界的多晶硅材料而言,由于晶界的悬挂健被饱和,从而降低了复合中心的作用。由于具有明显的表面钝化和体钝化作用,因此可以用比较差一些的材料来制作太阳电池。由于增强对光的吸收性的同时,氢原子对太阳电池起到很好的表面和体内钝化作用,从而提高了电池的短路电流和开路电压。
(5) 印刷+烧结:为了从电池上获取电流,一般在电池的正、背两面制作电极。正面栅网电极的形式和厚度要求一方面要有高的透过率,另一方面要保证栅网电极有一个尽可能低的接触电阻。背面做成BSF结构,以减小表面电子复合,印刷后高温烧结。电池生产工序就完成了
(6) 检测分选:为了保证产品质量得一致性,通常要对每个电池测试,并按电流和功率大小进行分类,可根据电池效率进行分级。
(7) 包装入库:将分选好的电池片进行包装,并入库。