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晶体硅光伏组件生产工艺研究

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echo 发表于 2014-4-23 12:41:18 |只看该作者 |倒序浏览

一  清洗
清洗的目的：
1 对硅片组件表面受到机械损伤的部分进行有效清理。
2 为了提高太阳电池片对光能的吸收和利用，通过硅片表面的凹凸处理提高光线在太阳电池片上的折射频次，实现光能的高度吸收利用。
3 对硅片表面存在的化学污染物如氧化物、硅酸钠、油渍和一些金属离子杂质进行清理。
化学清理原理：
HF清理硅片氧化表层：
HCl清除金属杂质：盐酸对金属杂质的清理主要通过其中含有的氯离子对溶解片子表层的铝、镁等活泼金属和其它氧化物，具有酸和络合剂的双重作用。不过对于金、银、铜类不活泼金属，盐酸的溶解清理效果并不理想。
安全提示：NaOH、HCl、HF都具有较强的腐蚀性，任何液态、气态、固态形式的存在都会对人身体造成严重伤害，因此需要操作人员做必要的安全防护，配备专业的防护服装设备。一旦出现意外情况，要用纯水冲洗半个小时，紧急送医院就医。
二制绒
制绒的目的：通过硅片表层的改造减少光的折射，增强短路电流（Isc），从而大幅提高电池的光电转化利用效率。
制绒的原理
不同晶体硅片在低浓度碱溶液的作用下具有不同的腐蚀速率，这种各向异性腐蚀特性能够在硅片表面形成密集的椎体分布现象，既硅片的表面织构化。这些椎体的四面是由〈111〉面包围而成。
反应为：Si+2NaOH+H2O →Na2SiO3 +2H2 ↑
三扩散
扩散的目的：在晶体上形成PN结，通过在p型晶体硅上进行N型扩散能让半导体器件达到理想工作状态。
扩散方法：
1．喷涂磷酸水溶液后链式扩散
２．丝网印刷磷浆料后链式扩散
３．三氯氧磷（POCl3）液态源扩散
影响扩散的因素：
１．硅片N型区域磷浓度的大小主要受到气体杂质源浓度的大小影响。
2．在杂质源浓度达到一定限度之后，硅片N型区域的磷浓度改变受到的影响将减弱。
3．扩散结深受扩散的时间和温度的影响非常大。
4．方块电阻的大小是有N型区域磷浓度和扩散结深共同决定的。
安全操作：严格遵守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。要记得所有的石英器具必须做到轻拿轻放。
四周边刻蚀
周边刻腐目的：
1．为防止短路，必须对硅片周边的n层进行清理。
2．通过激光划边和等离子刻蚀工艺进行操作。 3．采用专业的等离子刻蚀机刻蚀掉硅片周边n层。
刻蚀方法：等离子刻蚀和湿法刻蚀两种方式。本公司采用的是等离子刻蚀。
等离子体刻蚀原理：  等离子体刻蚀是利用高频辉光放电反应将反应气体激活成为原子或游离基一类活性粒子，将这些活性粒子扩散到目标部位与该部位的硅片材料反应形成挥发性物质去除掉。这种刻蚀技术能够在较快的时间内让硅片获得理想的物理形貌，到达良好的刻腐效果。
1．通过高能量的电子碰撞将母体分子CF4分解成多种中性基团或离子。
2．其次，在扩散或电场作用下推动这些活性粒子到达SiO2表面并与之发生化学反应。
3．为提高Si和SiO2的刻蚀速率，在具体操作过程中，会在CF4中掺入O2。
刻蚀影响因素：主要受到刻蚀时间和射频功率影响
硅片是晶体硅太阳能电池正常运行的基础材料，其质量好坏也会对电池本身的性能造成影响。
  五生产的问题
材质质量好坏受少子寿命的影响，少子寿命越高，质量越好。少子寿命是指半导体材料在外界注入（光或电）停止后，少数载流子从最大值衰减到无注入时的初值之间的平均时间。
早期光致衰减对电池性能的影响
1.早期光致衰减机理
少子寿命会因为光照或电流注入硅片所产生的硼氧复合体影响而降低寿命，不过经过退火处理之后少子寿命还可以恢复。
2.危害
一方面在硅片组建最初投入使用的几天内实际功率可能会有所下降，导致与预期功率的严重不符.
另一方面，经过分选时电性能相同的电池片若存在电池片光致衰减不一致的情况，那么在实际应用接受光照之中，电池性能可能不稳定，出现电池组件曲线异常和热斑现象，容易造成电池失效.
再就是热斑电池的温度与周围电池组件的温度差较大，高温热斑区域EVA快速老化导致区域透光率降低，进一步促进热斑加重，加速导致组建功能失效。