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光伏电池工艺介绍：P型电池、N型电池、TOPCon技术工艺 |
| 发布时间：2023/7/23 |
| 光伏电池是利用光电效应将太阳光转化为电能的一种设备，并且不产生任何污染物，属于如今主流的可再生能源。光伏发电太阳能电池分为P型电池和N型电池。P型电池指的是以P型硅片为衬底的电池片（P型硅片掺硼元素）。N型电池指N型硅片为衬底的电池片（N型硅片掺磷元素）。 P型电池和N型电池在SE激光掺杂工艺中进行掺入不同的元素而得到不同种类的电池片。 以下本文主要介绍N型电池TOPCon技术工艺。 1.检验工序 检验硅片原料是否有破损和开裂等现象。 2. 制绒酸洗 采用碱性或酸性溶液在硅片上腐蚀出凹凸不平的表面，使光可以在太阳能电池片表面多次折射。硅片切割后其边缘有损伤，硅的晶格结构被破坏、表面复合严重，清洗制绒主要目的在于去除表面损伤并形成表面金字塔陷光结构、增加光线吸收。 3. 硼扩散工序 扩散工序为核心工序，主要作用是制备PN结（生成P-N结），P-N 结是光伏电池的“心脏”。由于硼在硅中的固溶度低，因此需要高温和更长的时间进行扩散。同时，扩散源的选择对生产过程也会有影响，氯化物腐蚀性较强，溴化物黏性大，清洗过程繁琐、增加运维费用。硼扩散通常在较高的温度下完成，一般超出1000℃，硼扩散的循环时间为150min。 4. 掺杂工序（SE激光掺杂） 掺杂工序为核心工序，SE激光掺杂是一种利用激光辐射来改变材料性质的技术。它是一种非常有效的方法，可以在材料表面或体内引入掺杂原子，形成重掺杂区，提高光电转换效率。PERC（P型电池） SE工序中是掺硼，而TOPCON（N型电池） SE工序中是掺磷。 为什么要掺杂工艺，由于纯净的半导体导电性较差，不能直接用来制造晶体管。于是，人们在纯净的半导体中掺入微量杂质元素，使半导体的导电性能大大增强，这种半导体称为杂质半导体。根据掺入杂质性质的不同，杂质半导体可分为，P型半导体（或空穴型半导体）和N型半导体（或电子型半导体）两大类。这里"P”是指”正”的意思，“N“是指”负”的意思。 当PN结加上正向电压时有较大的电流通过，正向电阻很小，PN结处于导通状态；当PN结加上反向电压时只有很小的电流通过，或者粗略地认为没有电流通过，反向电阻很大，PN结处于截止状态。这就是PN结的重要特性-一单向导电性。从这里可以看出，PN结具有单向导电性的关键是它的阻挡层的存在，及其随外加电压而变化。 5. 刻蚀工序 刻蚀的主要作用为去除 BSG 和背结。扩散过程会在硅片表面及周边均形成扩散层，周边扩散层容易形成短路，表面扩散层影响后续钝化，因此需要去除。目前刻蚀主要采用湿法，先在链式设备中去除背面与周边扩散层，之后处理正面。 6. 制备隧穿氧化层与多晶硅层 背面沉积 1-2nm 隧穿氧化层，之后沉积 60-100nm 多晶硅层形成钝化结构。 7. 制备背面减反射膜 在电池背面制备减反射钝化膜层增加对光的吸收，同时，在 SiNx 薄膜形成过程中产生的氢原子对硅片具有钝化作用。 8. 正面镀氧化铝 在硅片正面沉积一层氧化铝膜层，与其他膜层共同形成正面钝化作用。 9. 制备正面减反射膜 正面减反膜与背面作用基本相同，此外，正面沉积的氧化铝薄膜非常薄，容易在后续电池组件的制作中被破坏，正面 SiNx 对氧化铝也具有保护作用。 10.激光开槽 电池片激光开槽能够将背面钝化膜打穿但不会对硅片造成明显的损伤，使整个硅片基体明显暴露出来，并且平整光滑，无明显的激光脉冲腐蚀痕迹，从而提供电池片发电转换效率。 11.丝网印刷 采用激光转印技术，丝网印刷制备前后电极。 12. 烧结 干燥硅片上浆料，燃烧掉浆料中的有机树脂粘合剂。 13. 测试分选 测试分选工序，根据测试出的功率及外观质量奖太阳能电池片分成A+、A、B、C、D五个等级。 |
