多晶硅电池工艺总结

多晶硅电池工艺总结

各工序主要工艺参数

一、烧结

350 310 300 550 500 500 550

630 (调整比例,高温调10 度,该温度调5 度)

810 (760~845, 临界温度，超出会出现烧穿或效率低下)

260 280 300 352 440 505 （烘干区域）

560 （硅铝共晶温度577 度，在烘干区内基本不能高于该临界温

度）

715 753(双重温区烧结，重点调节8 和9 温区)

根据资料显示，铝背场的吸杂作用发挥作用的温度极限为830 度，

快速烧结的最佳铝吸杂温度是750 度左右，因此在对烧结温度选择时，

需要考虑该温度范围的限制，通过微调获得最佳设定值；

烧结调整原理：

1）同一批次，短流突然Isc 很轻微变小，有可能是烧结温度8 温

区温度低，可上调4-6 度（主要是烧结炉的稳定性影响，或者是接触

不够紧密）；

2）如果出现大量效率低下片（<14.5 ），并且是电流很低，则很

有可能已烧穿，应尝试调低8，9 温区5 度左右，观察效果；

3）如若降温达不到效果，可考虑对烧结炉进行升温，观察是否烧

结温度不足引起效率低下；

二、清洗

一次减重0.4-0.5g

减薄4-6 微米

带速减0.1,减重增加0.041;HF 手动添加1L，减重增加0.025

蚀刻槽温度8±0.5℃带速0.8-1.2米/秒

配比：（100 ：166 ：77 ）（HF：HNO3 ：H2O ）

循环流量（148L/min ）

自动添加量（HNO3:0.478L,HF:0.357L ）

HNO3 作用：将硅片表面氧化，同时会使硅片表面发亮，对HF 的

反应有催化

作用

HF 作用：将硅表面氧化层、缺陷腐蚀掉

调节方式：1）在保证腐蚀减重的前提下，添加硝酸和水，调节其

上下表

面的反光亮度；

2）正常情况下，反应是放热反应，上下表面的散热速度不同，会

产生一面较暗，一面较亮的效果；

3）要注意暗纹生成的均匀性和腐蚀深度，如若均匀性不足，可降

低带速同时注入纯水稀释。

4）槽内液体循环量取150L/min左右；

5）如若出现腐蚀量不足，或制绒面光亮，则添加HF 酸进行微调，

每次添加约0.25L 左右，观察表面关况；

碱洗槽（KOH）主要用于清洗酸液及污垢，初始添加（4.5L）

自动添加量（KOH 700ml/h,H2O 4L/h ）酸洗槽（HCL/HF ）主

要用于去除金属离子杂质，初始添加（13:34）HF:HCL

自动添加量(HCl 1800ml/h,H2O 4L/h,HF 900ml/h)

蚀刻槽内出现大量漂浮异物，造成后工序出现蓝点或PE 白点原因

及处理方法：1）加注少量碱液，添加量以0.25L/ 次，以加强水洗清洗

能力，但

该方法要在扩散后才能看到效果；

2）将腐蚀槽内酸液放回储罐，以纯水将槽清洁干净，排出所有

杂物；

二次减重0.04-0.090g，在不过刻情况下，最优减重约0.06g

刻蚀量不能过大，1)>0.1g, 会造成，刻边过深，PE 镀膜后边缘会

发白；

2）<0.035g, 会使磷硅玻璃未能清除干净，转换效率偏低；

也会出现漏电现象；

减薄0.04-0.05 微米

刻蚀宽度：<0.5mm,,,,, 过刻主要造成1)漏电，严重影响I SC 电流

大小；

2)并联电阻Rsh 下降；

蚀刻槽温度8±0.5℃带速 0.8-1.4米/秒

初始添加（HF:HNO3: H2O: H2SO4）(16:108:176:80)

循环流量（21L/min ）

自动添加量(HF 0.135L,HNO3 0.45L,H2O 29L/h*30次)

过刻调节:1)重点放在蚀刻槽循环量上，本公司一般取值21L/min,

原理：流体流动的流量不同，导致液位轻微的变动，流速越快，

液

位越高；反之越低；

2）硫酸添加，一般加0.25L/ 次，连加4 次，但注意降温后再加；

原理：硫酸等不挥发酸，溶于水后，可显著增大液体张力；

由于机器没设定自动添加，因此需要手动添加；

同时，在生产过程中，不断加入HF，HNO3 等张力小于水

的酸，因此必须添加硫酸；同时硫酸对化学反应具有缓冲

作用；

3）加快带速，降低温度；

原理：加快带速，可减少刻蚀量，避免过刻；

降低温度，可减慢反应速度，同样有缓解作用

4）调整抽风系统流量

原理：抽风系统对蚀刻槽液面有拉动作用，同时也会造成液面晃，

动，造成对液体张力的破坏作用，因此其抽风力度最好能

尽量小；但由于反应会生成有害气体，抽风系统一定要开，

同时也能避象由于水汽在面板上凝聚滴下造成废片；

再者，由于槽内液体流动是自右向左流的，与硅片前进同

向，所以，要稍将右则抽风调大一点，以适应液体的晃动；

HF 槽：去磷硅玻璃

初始添加（23.23L ）

自动添加量(HF 700ml/h,H2O 4L/h)

三、丝印（各印刷后烘干机温度均为200℃）

背极（银铝）0.04-0.06 搅拌30min 杜邦

一般情况下，背极对电池效率影响轻微；

背场（铝）1.25—1.50 儒兴

1）烧结后电池片弯曲过大，则可能是背场过重，可调试印刷压力

和速度，减少湿重：

1）加大印刷压力，湿重减少；反之增大；

2）减慢印刷速度，湿重减少；反之增大；

2）背场印刷不均，对效率影响明显，可以肉眼观察其外观，及印

刷现场排查。

2）背场湿重降低，可减小电池片弯曲，但会影响Isc，一般是会

使电流降低，从而导致效率降低0.2-0.4% 左右。

正极（银）0.15-0.19 搅拌45min 杜邦PV159

正银主要影响串联电阻Rs，其栅线的宽度及印刷质量，对这个参

数影响明显，如果在排除烧穿后，则优先考虑正银印刷的调整：

1）观察栅线宽度，是否异常，栅线过宽，会加大了遮光面积，对

效率影响较大；

1）加大印刷压力，湿重减少；反之增大；

2）减慢印刷速度，湿重减少；反之增大；

2）出现漏浆，这主要同网板的张力有关，如出现太频繁，而调整

印刷重量无效果，则要考虑更换网板。

3 ）若出现大面积严重漏浆，则一般硅片的效率偏低（低于

14% ），漏电增大；

四、PE 正常膜厚增速0.12-0.15nm/s ,返工片增速0.06-

0.10nm/s

1）提高100W 功率，膜厚增加5-10nm ；

2）温度降10 度，膜厚减5nm 左右

放电压力范围150-300Pa

漏气率3-6P 时需要检修，重点检查观察窗，电极密封，密封圈；

漏汽会造成电池片发白

调试思路：

1）片内不均，在舟的某一部位，应尝度把局部温度改变；或者加

大汽体流量，使汽体浓度增大；

2）温度高低排除，就需要考虑恒温时间，可适当加长；

3）如出现某一片内不均匀，则可尝试加大SiH4 流量，以达到Si

的供应；

SiH4:NH3, 一般在1：4 至1：8 之间；

无法放电：1）先跳至抽空；

2）观察电极连接情况；

3）功率匹配；

4）汽体流量；

蝶阀开度手动调整操作：拔掉控制计算机上的XP141 插头（上管）

XP241 插头（下管）

就可手动调整碟阀开度，控制管内压力大小各步骤所需基本时间：

慢抽90 秒

快抽90 秒

恒压120 秒

预淀积4 分钟，用于培养反应环境

淀积>11 分钟

清洗后再次镀舟，需要重复操作镀舟工艺至少4 次（共十二次淀

积，约6 小时）

膜厚对效率的影响：76-80nm 效率较低（普遍存在）

84-88nm 效率较好

五、扩散扩散层厚度0.3 微米，方阻控制在55 左右

尚日公司扩散工艺设定

PN 结深度调节：

调节温度和反应气体的比例，温度790 度以上（扩散830 左右），

气体浓度：光有温度没浓度梯度的话深度扩散速度很小

时间长会加深，一般时间到一定深度就不明显了，因为扩散动力

减少（0.3微米左右）浓度梯度变弱扩散动力减少

方阻的大小是衡量扩散后源的浓度大小，也能反应扩散的结深，

但是它受杂质影响较多;

掺杂物质的浓度以及分布的均匀性也有关系, 浓度越高，方阻越小，

对太阳能电池片来说，中心点的方阻相对于角区会大一些

温度的均匀性、沉积的多少、原硅片本身都可对方块电阻不均匀

性有影响

针对管式扩散炉的特点，优化扩散的均匀性主要采取温区补偿技

术。在大规模生产中，补偿方法主要通过调整工艺反应时间、气体流

量和反应温度三者实现。配备悬臂装载机构扩散炉本身的特点及恒温

区位置的固定，确保了SiC 桨、石英保温档圈、均流板和石英舟是固

定位置使用。影响扩散均匀性因素除相关物件固定放置位置外，工艺

气体总流量、废气排放流量与炉内压强的平衡设置，均流板的气体均

匀分流设计，废气排放位置与气流变化对温度稳定抗干扰的平衡设置

等因素也至关重要，因这些因素相互关联影响，使得生产中的工艺优

化相对困难，尤其是气氛场因素更难控制，这也是该研究领域至今未

建立扩散均匀性气氛场工程模型的难点。

工业化生产中扩散炉的均匀性主要通过测试扩散后硅片的方块电

阻来反映。工艺反应时间、气体流量和工艺反应温度的变化非常直观

地体现在方块电阻值的变化上，即增加工艺反应时间和工艺反应温度

将导致方块电阻值的降低，磷源流量的减小反映在方块电阻值的升高；

反之亦然;

对于扩散工序而言，扩散的均匀性直接体现在硅片形成的P-N 结

结深差异性上，均匀性好反映出结深差异性小，反之亦然;

而不同的P-N 结结深其烧结条件不一样。从另一方面，同样的烧

结条件生产应用于扩散均匀性好的在制电池片，其欧姆接触性能、填

充因子等电性能参数一致性好，最终体现在太阳电池的转换效率一致

性的可控性。用实验方法分析影响晶体硅太阳电池扩散均匀性的气氛

场因素及其工艺调节优化改善方法，在工艺调试过程中需要注意这些

气氛场因素是相互关联影响的，一般先优化改善均流板的均匀分流设

计和废气排放位置因素，再综合工艺气体流量、排气量等其他相关因

素系统调整炉内压强平衡。通过扩散均匀性的优化调节。可以很好地

改善太阳电池的填充因子FF、并联电阻Rsh 、串联电阻Rs 和开路电压

Ucc 等电性能，从而降低电池的制造成本;

扩散炉恒温区的有限性与生产产量的最大化是矛盾关联的。在生

产中，需要在恒温区最大限度地放置扩散硅片，保证恒温区温度的精

度和稳定性。因配置悬臂式装载系统的扩散炉炉口对温度的干扰最大，

可将废气管口尽可能地靠近炉门，同时也能改善靠近炉口方向硅片反

应区域气氛场的均匀性;

800 度以下的温度一定要稳定在正负1 的范围800 度以上稳定在

正负0.5;