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谁能告诉下太阳能电池制造中扩散的原理及工艺过程,最好把工艺的原理及目的说的详细些

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2022-12-31 00:56:18

谁能告诉下太阳能电池制造中扩散的原理及工艺过程,最好把工艺的原理及目的说的详细些?

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2026-02-04 06:07:31

扩散的目的:太阳能电池的基本就够就是一个PN结,而扩散就是为了形成PN结。

扩散的原理:太阳能电池一般选用的是P型掺杂的单晶硅片或者是多晶硅片,我们就需要通过扩散在上面形成一个N型的扩散层,从而形成PN结。现在一般采用的都是磷扩散。扩散源是三氯氧磷(pocl3),在900℃的高温下,它与硅片反应,生成二氧化硅和磷。具体的反应过程如下:

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2026-02-04 06:07:31

太阳能电池片的生产工艺流程分为硅片检测——表面制绒——扩散制结——去磷硅玻璃——等离子刻蚀——镀减反射膜——丝网印刷——快速烧结等。具体介绍如下:

一、硅片检测

硅片是太阳能电池片的载体,硅片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进行检测。该工序主要用来对硅片的一些技术参数进行在线测量,这些参数主要包括硅片表面不平整度、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、硅片传输、系统整合部分和四个检测模块。其中,光伏硅片检测仪对硅片表面不平整度进行检测,同时检测硅片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的内部微裂纹;另外还有两个检测模组,其中一个在线测试模组主要测试硅片体电阻率和硅片类型,另一个模块用于检测硅片的少子寿命。在进行少子寿命和电阻率检测之前,需要先对硅片的对角线、微裂纹进行检测,并自动剔除破损硅片。硅片检测设备能够自动装片和卸片,并且能够将不合格品放到固定位置,从而提高检测精度和效率。

二、表面制绒

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四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绒面硅,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都不宜在水中久存,以防沾污,应尽快扩散制结。

三、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电池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作为扩散源。把P型硅片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进行反应,得到磷原子。经过一定时间,磷原子从四周进入硅片的表面层,并且通过硅原子之间的空隙向硅片内部渗透扩散,形成了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结是太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。

四、去磷硅玻璃

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放在氢氟酸溶液中浸泡,使其产生化学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淀积在硅片表面。P2O5与Si反应又生成SiO2和磷原子,这样就在硅片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,热排风和废水。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氢氟酸反应生成可溶性的络和物六氟硅酸。

五、等离子刻蚀

由于在扩散过程中,即使采用背靠背扩散,硅片的所有表面包括边缘都将不可避免地扩散上磷。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进行刻蚀,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的激发下,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,并形成挥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。

六、镀减反射膜

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。现在工业生产中常采用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应和等离子体反应,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左右。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,效率也有相当的提高。

七、丝网印刷

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,需要在电池表面上制作正、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:利用丝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挤压到基片上。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。

八、快速烧结

经过丝网印刷后的硅片,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,剩下几乎纯粹的、由于玻璃质作用而密合在硅片上的银电极。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电极材料中去,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,以提高电池片的转换效率。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,此阶段温度慢慢上升;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,玻璃冷却硬化并凝固,使电阻膜结构固定地粘附于基片上。

九、外围设备

在电池片生产过程中,还需要供电、动力、给水、排水、暖通、真空、特汽等外围设施。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在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/T11446.1-1997中EW-1级技术标准。工艺冷却水用量也在每小时15吨左右,水质中微粒粒径不宜大于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安全因素,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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太阳能板光伏发电厂家:

一、北方华创

1、公司是国内最大的晶硅太阳能电池设备制造商之一,在光伏发电领域的产品主要包括扩散炉、清洗机、PECVD和刻蚀机等。

二、清源股份

公司主营业务为:光伏支架的研发、设计、生产和销售;光伏电站的开发、建设及投资;光伏电力电子产品的研发、生产和销售。

三、迈为股份

国内太阳能电池丝网印刷设备龙头,主营太阳能电池丝网印刷生产线成套设备,包括核心设备全自动太阳能电池丝网印刷机和自动上片机、红外线干燥炉等生产线配套设备

四、双良节能

公司多晶硅还原炉市场份额稳居国内第一。

五、东山精密

公司为精密钣金龙头,精密钣金件主要运用于太阳能发电系统的金属结构件及相关配件,是系统不可或缺的部分。

六、先导智能

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七、隆基股份

公司是全球最大的集研发、生产、销售、服务于一体的单晶光伏产品制造企业,是单晶硅行业龙头地位。

八、协鑫集成

中国光伏行业龙头企业之一,主营单晶太阳能组件、多晶太阳能组件。

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简介:   深圳市捷佳伟创新能源装备股份有限公司是一家高速发展的光伏设备及绿色能源产业专用设备制造商,2007年创立于深圳市宝安区,并于2010年与深圳市捷佳创精密设备有限公司成功实现业务整合,产品涵盖原生多晶硅料生产设备、硅片加工设备、晶体硅电池生产设备等。  捷佳伟创公司在深圳沙井拥有三万平方米的研发制造基地,在江苏常州自建五万平方米工业园,员工人数超过1500人,拥有一支500余人的工程研发队伍。    捷佳伟创公司自主研制开发的各类光伏设备有:全自动硅芯/硅棒清洗设备、全自动硅料清洗设备、全自动硅片清洗设备、全自动单晶制绒酸洗综合设备、多晶链式制绒设备、湿法刻蚀设备、扩散炉、等离子体刻蚀机、PECVD、非晶硅玻璃基片清洗设备,在中国光伏电池行业市场占有率遥遥领先。    捷佳伟创公司已为近300条电池线提供扩散炉和PECVD,已制造近8000MW的制绒酸洗设备,为200多家光伏企业提供设备和服务。

法定代表人:余仲

成立时间:2007-06-18

注册资本:32000万人民币

工商注册号:440306103207931

企业类型:其他股份有限公司(上市)

公司地址:深圳市龙岗区横岗街道横坪公路89号涌鑫工业厂区3号厂房第1层、4号厂房第1、2、4、5层及5号厂房第1层

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1、隆基股份(601012):隆基股份专注于为全球客户提供高效单晶太阳能发电解决方案,主要从事单晶硅棒、硅片、电池和组件的研发、生产和销售,目前已成为全球最大的单晶硅光伏产品制造商。2018年3月23日晚公告,公司全资子公司隆桥光伏拟在宁夏灵武市马家滩镇投资建设228MW光伏发电项目。

2、通威股份(600438):通威股份下属永祥股份是国内最早从事太阳能级多晶硅技术研究和生产的企业之一,下属合肥太阳能17年电池产能、产量全球领先公司以多晶硅、太阳能电池为主业,同时致力于“渔光体”等终端电站的投建及运维截止17年末,多晶硅产能2万吨,在建产能5万吨,预计18年内建成投产17年光伏业务收入93.82亿元,营收占比36.65%18年11月,双流基地3.2GW项目投产,目前高效晶硅电池规模为12GW

3、三安光电(600703):公司经过多年的努力,2011年团队完成高倍聚光多结太阳能电池外延芯片开发,2012年6月正式导产,形成了年产50MW太阳能电池芯片的量产能力,高倍聚光下量产平均转换效率达到40%,居于国内外同类产品的领先水平。2015年4月顺利完成国家863计划课题“聚光型GaInP/GaInAs/Ge三结太阳电池成套制造工艺技术研发及示范生产线”。目前在研天津市科技小巨人领军企业培育重大项目“高倍聚光多结太阳电池外延芯片”项目。

4、汇川技术(300124):汇川技术公司在光伏发电领域,公司利用光伏逆变器、储能变流器、多向变换器等产品优势及供应链平台的管理优势,实现订单快速增长,共完成订单约16000万元。

5、北方华创(002371):公司利用集成电路设备关键技术的延伸应用,开发了泛半导体领域的刻蚀机、PVD、CVD、扩散炉、退火炉、清洗机等产品,广泛应用于光伏、半导体照明、微机电系统、功率器件、化合物半导体、平板显示等领域,成为行业内的主要设备供应商之一,其中多个产品在细分市场占有率名列前茅,甚至起到了引领行业技术发展的作用。