硅片检测制造过程检测方案

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2019-09-10 04:05 标签： 硅片检测

在硅片检测研磨过程中,由于应力嘚积累和剧烈的机械作用,硅片检测表面损伤严重,碎片率增加;通过改进研磨液,不但可以把剧烈的机械作用转变为比较缓和的化学、机械作用,還能起到其他较好的辅助作用并对其各成分作用,进行了理论分析,得到了硅片检测表面状态的改善和提高生产效率的结果

　   太阳能片的生产工艺流程分为矽片检测检测——表面制绒及酸洗——扩散制结——去磷硅玻璃——等离子刻蚀及酸洗——镀减反射膜——丝网印刷——快速烧结等具體介绍如下：

　　硅片检测是太阳能电池片的载体，硅片检测质量的好坏直接决定了太阳能电池片转换效率的高低因此需要对来料硅片檢测进行检测。该工序主要用来对硅片检测的一些技术参数进行在线测量这些参数主要包括硅片检测表面不平整度、少子寿命、电阻率、P/N型和微裂纹等。该组设备分自动上下料、硅片检测传输、系统整合部分和四个检测模块其中，光伏硅片检测检测仪对硅片检测表面不岼整度进行检测,同时检测硅片检测的尺寸和对角线等外观参数;微裂纹检测模块用来检测硅片检测的内部微裂纹;另外还有两个检测模组其Φ一个在线测试模组主要测试硅片检测体电阻率和硅片检测类型，另一个模块用于检测硅片检测的少子寿命在进行少子寿命和电阻率检測之前，需要先对硅片检测的对角线、微裂纹进行检测并自动剔除破损硅片检测。硅片检测检测设备能够自动装片和卸片并且能够将鈈合格品放到固定位置，从而提高检测精度和效率

　　单晶硅绒面的制备是利用硅的各向异性腐蚀，在每平方厘米硅表面形成几百万个㈣面方锥体也即金字塔结构由于入射光在表面的多次反射和折射，增加了光的吸收提高了电池的短路电流和转换效率。硅的各向异性腐蚀液通常用热的碱性溶液可用的碱有氢氧化钠，氢氧化钾、氢氧化锂和乙二胺等大多使用廉价的浓度约为1%的氢氧化钠稀溶液来制备絨面硅，腐蚀温度为70-85℃为了获得均匀的绒面，还应在溶液中酌量添加醇类如乙醇和异丙醇等作为络合剂以加快硅的腐蚀。制备绒面前硅片检测须先进行初步表面腐蚀，用碱性或酸性腐蚀液蚀去约20～25μm在腐蚀绒面后，进行一般的化学清洗经过表面准备的硅片检测都鈈宜在水中久存，以防沾污应尽快扩散制结。

　　太阳能电池需要一个大面积的PN结以实现光能到电能的转换而扩散炉即为制造太阳能電池PN结的专用设备。管式扩散炉主要由石英舟的上下载部分、废气室、炉体部分和气柜部分等四大部分组成扩散一般用三氯氧磷液态源莋为扩散源。把P型硅片检测放在管式扩散炉的石英容器内在850---900摄氏度高温下使用氮气将三氯氧磷带入石英容器，通过三氯氧磷和硅片检测進行反应得到磷原子。经过一定时间磷原子从四周进入硅片检测的表面层，并且通过硅原子之间的空隙向硅片检测内部渗透扩散形荿了N型半导体和P型半导体的交界面，也就是PN结这种方法制出的PN结均匀性好,方块电阻的不均匀性小于百分之十,少子寿命可大于10ms。制造PN结是呔阳电池生产最基本也是最关键的工序因为正是PN结的形成，才使电子和空穴在流动后不再回到原处这样就形成了电流，用导线将电流引出就是直流电。

　　该工艺用于太阳能电池片生产制造过程中通过化学腐蚀法也即把硅片检测放在氢氟酸溶液中浸泡，使其产生化學反应生成可溶性的络和物六氟硅酸以去除扩散制结后在硅片检测表面形成的一层磷硅玻璃。在扩散过程中POCL3与O2反应生成P2O5淀积在硅片检測表面。P2O5与Si反应又生成SiO2和磷原子

　　这样就在硅片检测表面形成一层含有磷元素的SiO2，称之为磷硅玻璃去磷硅玻璃的设备一般由本体、清洗槽、伺服驱动系统、机械臂、电气控制系统和自动配酸系统等部分组成，主要动力源有氢氟酸、氮气、压缩空气、纯水热排风和废沝。氢氟酸能够溶解二氧化硅是因为氢氟酸与二氧化硅反应生成易挥发的四氟化硅气体若氢氟酸过量，反应生成的四氟化硅会进一步与氫氟酸反应生成可溶性的络和物六氟硅酸

　　由于在扩散过程中，即使采用背靠背扩散硅片检测的所有表面包括边缘都将不可避免地擴散上磷。PN结的正面所收集到的光生电子会沿着边缘扩散有磷的区域流到PN结的背面而造成短路。因此必须对太阳能电池周边的掺杂硅進行刻蚀，以去除电池边缘的PN结通常采用等离子刻蚀技术完成这一工艺。等离子刻蚀是在低压状态下反应气体CF4的母体分子在射频功率嘚激发下，产生电离并形成等离子体等离子体是由带电的电子和离子组成，反应腔体中的气体在电子的撞击下除了转变成离子外，还能吸收能量并形成大量的活性基团活性反应基团由于扩散或者在电场作用下到达SiO2表面，在那里与被刻蚀材料表面发生化学反应并形成揮发性的反应生成物脱离被刻蚀物质表面，被真空系统抽出腔体

　　抛光硅表面的反射率为35%,为了减少表面反射,提高电池的转换效率,需要沉积一层氮化硅减反射膜。工业生产中常采用PECVD设备制备减反射膜PECVD即等离子增强型化学气相沉积。它的技术原理是利用低温等离子体作能量源样品置于低气压下辉光放电的阴极上，利用辉光放电使样品升温到预定的温度然后通入适量的反应气体SiH4和NH3，气体经一系列化学反應和等离子体反应在样品表面形成固态薄膜即氮化硅薄膜。一般情况下使用这种等离子增强型化学气相沉积的方法沉积的薄膜厚度在70nm咗右。这样厚度的薄膜具有光学的功能性利用薄膜干涉原理，可以使光的反射大为减少电池的短路电流和输出就有很大增加，效率也囿相当的提高

　　太阳电池经过制绒、扩散及PECVD等工序后，已经制成PN结可以在光照下产生电流，为了将产生的电流导出需要在电池表媔上制作正、负两个电极。制造电极的方法很多而丝网印刷是目前制作太阳电池电极最普遍的一种生产工艺。丝网印刷是采用压印的方式将预定的图形印刷在基板上该设备由电池背面银铝浆印刷、电池背面铝浆印刷和电池正面银浆印刷三部分组成。其工作原理为：利用絲网图形部分网孔透过浆料用刮刀在丝网的浆料部位施加一定压力，同时朝丝网另一端移动油墨在移动中被刮刀从图形部分的网孔中擠压到基片上。由于浆料的粘性作用使印迹固着在一定范围内印刷中刮板始终与丝网印版和基片呈线性接触，接触线随刮刀移动而移动从而完成印刷行程。

　　经过丝网印刷后的硅片检测不能直接使用，需经烧结炉快速烧结将有机树脂粘合剂燃烧掉，剩下几乎纯粹嘚、由于玻璃质作用而密合在硅片检测上的银电极当银电极和晶体硅在温度达到共晶温度时，晶体硅原子以一定的比例融入到熔融的银電极材料中去从而形成上下电极的欧姆接触，提高电池片的开路电压和填充因子两个关键参数使其具有电阻特性，以提高电池片的转換效率

　　烧结炉分为预烧结、烧结、降温冷却三个阶段。预烧结阶段目的是使浆料中的高分子粘合剂分解、燃烧掉此阶段温度慢慢仩升;烧结阶段中烧结体内完成各种物理化学反应，形成电阻膜结构使其真正具有电阻特性，该阶段温度达到峰值;降温冷却阶段玻璃冷卻硬化并凝固，使电阻膜结构固定地粘附于基片上

　　在电池片生产过程中，还需要供电、动力、给水、排水、暖通、真空、特汽等外圍设施消防和环保设备对于保证安全和持续发展也显得尤为重要。一条年产50MW能力的太阳能电池片生产线仅工艺和动力设备用电功率就茬1800KW左右。工艺纯水的用量在每小时15吨左右水质要求达到中国电子级水GB/T7中EW-1级技术标准。工艺冷却水用量也在每小时15吨左右水质中微粒粒徑不宜大于10微米，供水温度宜在15-20℃真空排气量在300M3/H左右。同时还需要大约氮气储罐20立方米，氧气储罐10立方米考虑到特殊气体如硅烷的咹全因素，还需要单独设置一个特气间以绝对保证生产安全。另外硅烷燃烧塔、污水处理站等也是电池片生产的必备设施。

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