0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

太阳能电池扩散制结后的边缘刻蚀工艺

美能光伏 2024-07-27 08:33 次阅读

隧穿氧化物钝化接触(TOPCon)技术仍吸引着光伏行业生产商的大量关注。然而,在生产环节中,电池会遇到绕镀边缘漏电流的问题。这些现象会导致电池的光学和电学性能下降,如开路电压(Voc)短路电流密度(Jsc)填充因子(FF)美能CLT210是专为RCA工艺段研究设计的漏电流测试仪,可以对230mm以下样品进行快速、自动的测量,获得样品边缘漏电流信息帮助厂商改善生产环节中对绕镀和边缘漏电流等问题。

扩散后硅片背面、边缘形成的扩散层、杂质层

硅片经过扩散制结后,在其表面(包括正面、背面以及四周边缘)上会形成扩散层二氧化硅层。目前市面上大多数厂家生产都采用单面扩散的方式,即硅片以成对背面贴背面的形式放置,但是扩散杂质气体仍会穿过硅片之间的缝隙,所以硅片的另一面也会不可避免的扩散进杂质

dc48a97c-4baf-11ef-817b-92fbcf53809c.pngTOPCON工序流程

P型硅片上制PN结,扩散的杂质为,POCl3分解产生的P2O5沉积在硅片四周的表面,形成由磷原子二氧化硅、和P2O5组成的混合物——磷硅玻璃(PSG)。在N型硅片上制PN结,扩散过程中形成的为硼硅玻璃(BSG)。两种杂质层的去除工序相仿。

当太阳能电池实际应用时,光照在电池正面产生的光生载流子会沿着四周边缘的扩散层和杂质磷硅玻璃层流到电池的背面,从而降低太阳能电池的并联电阻,还会造成电极短路

因此,太阳能电池背面和边缘的扩散层以及磷硅玻璃层PSG必须去除。

边缘刻蚀的三种工艺方式

1.等离子体刻蚀

目前等离子体刻蚀方法基本只在实验室中使用,在实际生产过程中已经不再使用。这种方法通常是先通过化学方式去除残留的原生氧化物或扩散氧化物,然后将硅片整齐的“堆叠”起来,方式类似于将硬币堆成一堆。然后将堆叠的硅片放置在等离子室中,目前大多数使用CF4+O2或SF4+O2作为反应气体,产生的腐蚀性离子气体将堆叠硅片的暴露边缘蚀刻,从而有效的去除边缘的扩散硅

dc5d438c-4baf-11ef-817b-92fbcf53809c.png等离子体刻蚀设备原理图

该方式的优点是刻蚀速率快,且各向同性,刻蚀后不会改变硅片的形貌。但对于刻蚀时间需要严格把控。较短的刻蚀时间会导致刻蚀不充分,边缘的杂质去除不干净,导致PN结并联电阻降低,甚至短路。而较长的时间会导致硅片边缘过度损坏,从而损坏PN结形成高复合区

2.激光边缘刻蚀隔离

激光边缘刻蚀隔离,也叫激光划线。使用激光在太阳能电池正面靠近边缘进行烧蚀,形成具有一定深度封闭沟槽,从而有效地切断通向边缘的电流路径,实现太阳能电池的正面电极与背面的PN结隔离绝缘。与其他工艺不同,激光掺杂边缘隔离是在丝网印刷浆料并烧结后进行的。

dc713784-4baf-11ef-817b-92fbcf53809c.png激光边缘隔离示意图

激光边缘刻蚀隔离工艺本身不能提高太阳能电池的转换效率,但在与其他工艺相比,可以显著减小效率损失

以上两种工艺都属于干法刻蚀边缘方法,而湿法刻蚀是通过溶液腐蚀方法将不需要的杂质去除。

3.湿法刻蚀

湿法刻蚀扩散层,是通过硝酸将硅片背面和边缘氧化,形成二氧化硅,氢氟酸与二氧化硅反应生成络合物六氟硅酸,同时去除扩散层与磷硅玻璃层PSG。主要反应式如下:

HNO3+Si→SiO2+NOX↑+H2O

SiO2+4HF→SiF4+2H2O

SiO4+2HF→H2[SiF6]

2NO2+H2O→HNO3+HNO2

Si+4HNO2→SiO2+4NO+2H2O

HNO3+2NO+H2O→3HNO2

在刻蚀过程中,必须保证太阳能电池的正面即PN结不被腐蚀。在这一要求下,目前硅片滚轮携液刻蚀方法优于漂浮刻蚀方法。

滚轮携液刻蚀工艺微晶硅μc-Si:H薄膜

采用滚轮将溶液带到硅片背面和周边进行刻蚀,硅片由滚轮拖着前行,液面比滚轮的上表面要低。利用滚轮上的毛细作用吸附硅片,使硅片在流动的溶液中移动时不会偏离位置和方向。

dc8e6782-4baf-11ef-817b-92fbcf53809c.png滚轮携液方式的湿法刻蚀设备刻蚀原理示意图

生产工艺总共分9个步骤进行:装硅片→水喷淋→边缘腐蚀→冲洗→碱(KOH)清洗→冲洗→酸(HF)洗→冲洗→风刀吹干→卸硅片

刻蚀工艺监控检测

硅片边缘扩散层和表面玻璃层被刻蚀后,还需要进行外观表面检查和导电型号检查。

外观表面质量检查采用目视检查和显微镜观测。导电型号可以通过整流法检测。通过金属探针与半导体之间接触,起到整流作用,形成非对称电导。对于n型半导体,由金属探针指向半导体为导通方向;对于p型半导体,由半导体指向金属为导通方向。通过检测硅片四周边缘的电阻值,来判断导通方向是否正确。

美能漏电流测试仪

dca7d28a-4baf-11ef-817b-92fbcf53809c.png

美能漏电流测试仪CLT210可以对230mm以下样品进行快速、自动的测量,获得样品边缘漏电流信息。探针头采用镀金材质,确保高机械精度和长使用寿命。电流测试范围:0.1μΩ~110 MΩ可涵盖绝大部分应用场景,可满足行业内对RCA工段漏电流的监控需求,属于业内唯一一款可以实现量化兼顾定位功能的测试漏电流的仪器设备。

超宽测量范围:0.1μΩ~110 MΩ

测量速度:~1秒/点

最大样品尺寸:230 mm*230 mm

高精度定位一键自动化测量

总之,目前的硅片刻蚀技术一直在不断进步,各种工艺方式都有优缺点,都仍在不断的改进中,对应的就需要相关的设备在工艺完成后进行检测,以判断硅片扩散后背面和边缘形成的扩散层和磷硅玻璃层是否完全去除。美能CLT210是专为RCA工艺段研究设计的漏电流测试仪,为帮助用户在工艺质量检测进行严格把控。

*特别声明:「美能光伏」公众号所发布的原创及转载文章,仅用于学术分享和传递光伏行业相关信息。未经授权,不得抄袭、篡改、引用、转载等侵犯本公众号相关权益的行为。内容仅供参考,若有侵权,请及时联系我司进行删除。

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 太阳能电池
    +关注

    关注

    22

    文章

    1177

    浏览量

    69359
  • 测试仪
    +关注

    关注

    6

    文章

    3734

    浏览量

    54845
  • 硅片
    +关注

    关注

    13

    文章

    367

    浏览量

    34629
  • 刻蚀
    +关注

    关注

    2

    文章

    183

    浏览量

    13101
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    适用于200mm太阳能电池片的闭管扩散/氧化系统设计

    摘要: 介绍了适用于太阳能电池生产线闭管磷扩散设备, 着重阐述了该设备的结构组成、工艺原理及控制。关键词: 闭管扩散; 太阳能; 设备
    发表于 12-23 09:56

    太阳能电池板原理和制作(转载,值得一看)

    瞩目的项目之一。制作太阳能电池板的方法主要是以半导体材料为基础,其工作原理是利用光电材料吸收光能发生光电于转换反应,根据所用材料的不同,可分为:硅基太阳能电池和薄膜太阳能电池,今天主
    发表于 03-05 22:31

    基于植物的可回收太阳能电池

    ,“有机太阳能电池应该是可以回收再利用的,另一方面我们也解决了目前的一个问题,即是减少对矿物燃料的依赖,后者在电池使用寿命结束无法进行简单的处理。”有机太阳能电池基于玻璃与塑料制成,
    发表于 12-03 12:42

    解读太阳能电池的基本特性

      太阳电池的性能参数由开路电压、短路电流、最大输出功率、填充因子、转换效率等组成。这些参数是衡量太阳能电池性能好坏的标志。  3、太阳能电池的伏安特性  P-N
    发表于 10-17 10:23

    太阳能电池该如何“瘦身”

    两大类:第一类是晶硅电池,包括多晶硅和单晶硅电池,这类占市场份额80%以上;第二类是薄膜电池,又细分为非晶硅电池,其工艺简单,成本低,但效率
    发表于 01-15 17:26

    太阳能电池衍射透镜设计与仿真

    1. 摘要  本示例文件阐述了用于太阳能电池聚焦的衍射透镜的设计与仿真; 利用大口径衍射透镜将光束汇聚到一个直径较小的太阳能电池上; 仿真了单色光点扩散函数并演示了太阳光在焦平面
    发表于 04-07 16:25

    太阳能电池的基本原理

    太阳能电池的基本原理本章以单晶硅pn太阳能电池为例,介绍半导体太阳能电池的基本工作原理、结构及其特性分析。当有适当波长的光照射到这个pn
    发表于 11-04 11:12 41次下载

    晶体硅太阳能电池制造工艺详解

    晶体硅太阳能电池制造工艺详解 晶体硅太阳能电池的制造工艺流程说明如下: (1) 切
    发表于 04-20 08:43 4443次阅读

    太阳能电池片生产制造工艺

    太阳能电池片的生产工艺流程分为硅片检测——表面制绒——扩散——去磷硅玻璃——等离子刻蚀——镀减反射膜——丝网印刷——快速烧结等
    发表于 05-11 10:39 9260次阅读

    晶体硅太阳能电池的工作原理与超细银粉对太阳能电池性能的影响

    %[3]。太阳能电池可以将光能直接转化成电能,晶体硅太阳能电池由p型硅基片、n型层、减反射膜、正面银电极、铝背面电极等部分组成,如图1所示。在 p型硅基片上通过扩散形成n型半导体层,构成p-n
    发表于 09-22 16:11 7次下载
    晶体硅<b class='flag-5'>太阳能电池</b>的工作原理与超细银粉对<b class='flag-5'>太阳能电池</b>性能的影响

    晶体硅太阳能电池刻蚀的作用及方法与刻蚀工艺流程等介绍

    晶体硅太阳能电池生产线刻蚀工序培训 1、刻蚀的作用及方法;2、刻蚀工艺设备、操作流程及常用化学品;3、主要检测项目及标准;4、常见问题及解
    发表于 09-29 10:29 25次下载
    晶体硅<b class='flag-5'>太阳能电池</b><b class='flag-5'>刻蚀</b>的作用及方法与<b class='flag-5'>刻蚀</b>的<b class='flag-5'>工艺</b>流程等介绍

    太阳能电池制作工艺

    太阳能电池制作工艺包括硅片切割,去除损伤层,制绒,扩散边缘刻蚀、清洗,沉积减反射层,丝网印
    发表于 01-23 16:45 1.9w次阅读
    <b class='flag-5'>太阳能电池</b>制作<b class='flag-5'>工艺</b>

    异质太阳能电池结构 —— ITO薄膜

    」生产的美四探针电阻测试仪,可以根据电池厂商提出的严苛的测量要求,科学精确的对沉积ITO薄膜的异质太阳能电池等一系列
    的头像 发表于 10-16 18:28 1534次阅读
    异质<b class='flag-5'>结</b><b class='flag-5'>太阳能电池</b>结构 —— ITO薄膜

    太阳能电池工作原理 硅太阳能电池分类

    太阳能电池通过向硅材料掺杂杂质,形成PN,使其形成一个电场。当太阳光照射到硅材料的表面时,会产生电子-空穴对。电子和空穴在电场作用下发生漂移和扩散,最终到达PN
    的头像 发表于 10-18 14:43 2677次阅读

    扩散工艺对TOPCon太阳能电池性能中不同因素的影响

    电池生产过程中,热扩散工艺经常会影响TOPCon太阳能电池性能中的众多因素,从而导致电池性能发生变化。为了科学评估热扩散工艺对TOPCon
    的头像 发表于 11-02 08:34 915次阅读
    热<b class='flag-5'>扩散工艺</b>对TOPCon<b class='flag-5'>太阳能电池</b>性能中不同因素的影响