欢迎您访问国际能源网!
客服热线:400-8256-198 | 会员服务 | 广告服务 |

国际太阳能光伏网

太阳能光伏行业专业的门户网站
您当前的位置: 光伏网 » 太阳能百科 » 正文

太阳能光伏技术

国际太阳能光伏网  来源:光伏设备  日期:2018-04-13
关键词: 电极 反射膜 扩散
  1.光伏效应
 
  是指当半导体受到光照射时,半导体内部就会产生电流或电动势的现象。当电池表面受到光照射时,在电池内部产生的光生电子-空穴对,扩散到P-N结并受结电场影响而分开,电子移向N区,空穴移向P区,这样在P区和N区时间产生了光生电动势,当外路连接起来时就有电流通过。

  2.光伏电池分类
 
  目前市场太阳能电池分类:晶体硅光池和非晶硅光电池
 
  晶体硅光电池有单晶硅和多晶硅(包括微晶)电池两大类
 
  非晶体硅光电池有铜铟硒光电池、硫化镉光电池、砷化镓光电池、磷化铟光电池和纳米晶太阳能电池。
 
  3.晶体硅生产一般工艺流程
 
  ⑴ 清洗
 
  清洗的目的:
 
  1去除硅片表面的机械损伤层。
 
  2对硅片的表面进行凹凸面(金字塔绒面)处理,增加光在太阳电池片表面的折射次数,利于太阳电池片对光的吸收,以达到电池片对太阳能价值的最大利用率。
 
  3清除表面硅酸钠、氧化物、油污以及金属离子杂质。
 
  化学清理原理:
 
  HF去除硅片表面氧化层:
 
  HCl去除硅片表面金属杂质:盐酸具有酸和络合剂的双重作用,氯离子能与溶解片子表面可能沾污的杂质,铝、镁等活泼金属及其它氧化物。但不能溶解铜、银、金等不活泼的金属以及二氧化硅等难溶物质。
 
  安全提示:NaOH、HCl、HF都是强腐蚀性的化学药品,其固体颗粒、溶液、蒸汽会伤害到人的皮肤、眼睛、呼吸道,所以操作人员要按照规定穿戴防护服、防护面具、防护眼镜、长袖胶皮手套。一旦有化学试剂伤害了员工的身体,马上用纯水冲洗30分钟,送医院就医。
 
  ⑵ 制绒
 
  制绒的目的:减少光的反射率,提高短路电流(Isc),最终提高电池的光电转换效率。
 
  制绒的原理
 
  利用低浓度碱溶液对晶体硅在不同晶体取向上具有不同腐蚀速率的各向异性腐蚀特性,在硅片表面腐蚀形成角锥体密布的表面形貌 ,就称为表面织构化。角锥体四面全是由〈111〉面包围形成。
 
  反应为:Si+2NaOH+H2O →Na2SiO3 +2H2 ↑
 
  ⑶扩散
 
  扩散的目的:在p型晶体硅上进行N型扩散,形成PN结,它是半导体器件工作的“心脏”;
 
  扩散方法:
 
  1.三氯氧磷(POCl3)液态源扩散
 
  2.喷涂磷酸水溶液后链式扩散
 
  3.丝网印刷磷浆料后链式扩散
 
 
  POCl3磷扩散原理:
 
  1. POCl3在高温下(>600℃)分解生成五氯化磷(PCl5)和五氧化二磷(P2O5),其反应式如下:
 
  2.生成的P2O5在扩散温度下与硅反应,生成二氧化硅(SiO2)和磷原子,其反应式如下:
 
  3由上面反应式可以看出,POCl3热分解时,如果没有外来的氧(O2)参与其分解是不充分的,生成的PCl5是不易分解的,并且对硅有腐蚀作用,破坏硅片的表面状态。但在有外来O2存在的情况下,PCl5会进一步分解成P2O5并放出氯气(Cl2)。
 
  4.生成的P2O5又进一步与硅作用,生成SiO2和磷原子,由此可见,在磷扩散时,为了促使POCl3充分的分解和避免PCl5对硅片表面的腐蚀作用,必须在通氮气的同时通入一定流量的氧气 。
 
  5. 在有氧气的存在时,POCl3热分解的反应式为: 4POCL3+5O2→2P2O5+6CL2
 
  6. POCl3分解产生的P2O5淀积在硅片表面,P2O5与硅反应生成SiO2和磷原子,并在硅片表面形成一层含P2O5的SIO2(磷硅玻璃),然后磷原子再向硅中进行扩散 。
 
  影响扩散的因素:
 
  1.管内气体中杂质源浓度的大小决定着硅片N型区域磷浓度的大小。
 
  2。表面的杂质源达到一定程度时,将对N型区域的磷浓度改变影响不大。
 
  3.扩散温度和扩散时间对扩散结深影响较大。
 
  4.N型区域磷浓度和扩散结深共同决定着方块电阻的大小。
 
  安全操作:所有的石英器具都必须轻拿轻放。源瓶更换的标准操作过程。依次关闭进气阀门、出气阀门,拔出连接管道,更换源瓶,连接管道,打开出气阀门、进气阀门。
 
  ⑷周边刻蚀
 
  周边刻腐目的:
 
  1.去除硅片周边的n层,防止短路。
 
  2.工艺方法有等离子刻蚀和激光划边。
 
  3.我们采用等离子刻蚀机把周边n层刻蚀掉。
 
  刻蚀方法:等离子刻蚀和湿法刻蚀。本公司采用等离子刻蚀。
 
  等离子体刻蚀原理:
 
  等离子体刻蚀是采用高频辉光放电反应,使反应气体激活成活性粒子,如原子或游离基,这些活性粒子扩散到需刻蚀的部位,在那里与被刻蚀材料进行反应,形成挥发性生成物而被去除。它的优势在于快速的刻蚀速率同时可获得良好的物理形貌 。
 
  1.母体分子CF4在高能量的电子的碰撞作用下分解成多种中性基团或离子。
 
  2.其次,这些活性粒子由于扩散或者在电场作用下到达SiO2表面,并在表面上发生化学反应。
 
  3.生产过程中,CF4中掺入O2,这样有利于提高Si和SiO2的刻蚀速率。
 
  刻蚀影响因素:刻蚀时间和射频功率
 
  ⑸去磷硅玻璃
 
  去磷硅玻璃目的:扩散工艺会在在硅片表面形成一层含有磷元素的SiO2,称之为磷硅玻璃(PSG)。它会阻止光吸收,同时又是绝缘的。工艺上采用HF酸腐蚀,所以也称为去PSG。
 
  去磷硅玻璃原理:
 
  1.氢氟酸能够溶解二氧化硅是因为氢氟酸能与二氧化硅作用生成易挥发的四氟化硅气体。
 
  SiO2+4HF→SiF4↑+2H2O
 
  2.若氢氟酸过量,反应生成的四氟化硅会进一步与氢氟酸反应生成可溶性的络和物六氟硅酸。
 
 
  1。在配制氢氟酸溶液时,要穿好防护服,戴好防护手套和防毒面具。
 
  2.不得用手直接接触硅片和承载盒。
 
  3.当硅片在1号槽氢氟酸溶液中时,不得打开设备照明,防止硅片被染色。
 
  4.硅片在两个槽中的停留时间不得超过设定时间,防止硅片被氧化。
 
  ⑹PECVD镀减反射膜
 
  PECVD =Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition
 
  即“等离子增强型化学气相沉积”,是一种化学气相沉积,其它的有HWCVD,LPCVD,MOCVD等。
 
  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。
 
  减反射目的:通过调整薄膜厚度及折射率,使得两次反射产生相消干涉,即光程差为1/2波长,薄膜的厚度应该是1/4波长的光程。
 
  PECVD的种类:直接式—基片位于一个电极上,直接接触等离子体(低频放电10-500kHz或高频13.56MHz)
 
  间接式—基片不接触激发电极(如2.45GHz微波激发等离子)
 
 
  PECVD氮化硅膜的钝化技术
 
  氢钝化:钝化硅体内的悬挂键等缺陷。在晶体生长中受应力等影响造成缺陷越多的硅材料,氢钝化的效果越好。氢钝化可采用离子注入或等离子体处理。在晶体硅太阳电池表面采用PECVD法镀上一层氮化硅减反射膜,由于硅烷分解时产生氢离子,对晶体硅电池可产生氢钝化的效果。 应用PECVD Si3N4可使表面复合速度小于20cm/s。
 
  安全提示:使用和维护本设备时必须严格遵守操作规程和安全规则,因为:
 
  本设备的工艺气体为SiH4和NH3,二者均有毒,且SiH4易燃易爆。本设备运行时会产生微波辐射,每次维护后和停机一段时间再开机前都要检测微波是否泄漏。
 
  ⑺印刷电极
 
  印刷电极目的:
 
  1.金属接触,收集载流子。
 
  2.背面场,经烧结后形成的铝硅合金,提高转换效率。
 
  3.采用丝网印刷技术。
 
  丝网印刷原理:丝网印刷是把带有图像或图案的模版被附着在丝网上进行印刷的。通常丝网由尼龙、聚酯、丝绸或金属网制作而成。丝网印刷实际上是利用浆料进行印刷制作电极。
 
  ⑻烧结
 
  烧结目的:干燥硅片上的浆料,燃尽浆料的有机组分,使浆料和硅片形成良好的欧姆接触。
 
  烧结对电池片的影响:
 
  1.于铝浆烧结,银浆的烧结要重要很多,对电池片电性能影响主要表现在串联电阻和并联电阻,即FF的变化。
 
  2.烧结的目的使浆料中的有机溶剂完全挥发,并形成完好的铝硅合金和铝层。局部的不均和散热不均可能会导致起包,严重的会起铝珠。
 
  3.背面场经烧结后形成的铝硅合金,铝在硅中是作为P型掺杂,它可以减少金属与硅交接处的少子复合,从而提高开路电压和短路电流,改善对红外线的响应。
 
  安全提示:
 
  1.灼热的表面有烫伤的危险。
 
  2.危险电压有电击或烧伤的危险。
 
  3.有害或刺激性粉尘、气体导致人身伤害。
 
  4.设备运转时打开或移动固定件有卷入的危险。
国际能源网微信公众号二维码
 
搜索更多能源资讯