太阳能电池的制作过程
储量丰富的硅
硅是我们这个星球上储藏最丰量的材料之一。自从19世纪科学家们发现了晶体硅的半导体特性后,它几乎改变了一切,甚至人类的思维。20世纪末,我们的生活中处处可见硅的身影和用途,晶体硅太阳能电池是近15年来形成产业化最快的。
生产过程
生产过程大致可分为五个步骤:a、提纯过程b、拉棒过程c、切片过程d、制电池过程e、封装过程。
以单晶硅为例,其生产过程可分为:
工序一,硅片清洗制绒
目的表面处理:
清除表面油污和金属杂质)
去除硅片表面的切割损坏层)
在硅片表面制作绒面,形成减反射织构,降低表面反射率)
利用Si在稀NaOH溶液中的各向异性腐蚀,在硅片表面形成3-6微米的金字塔结构,这样光照在硅片表面便会经过多次反射和折射,新增了对光的吸收)
工序二,扩散
硅片的单/双面液态源磷扩散,制作N型发射极区,以形成光电转换的基本结构:PN结。
POCl3液态分子在N2载气的携带下进入炉管,在高温下经过一系列化学反应磷原子被置换,并扩散进入硅片表面,激活形成N型掺杂,与P型衬底形成PN结。重要的化学反应式如下:
POCl3+O2(rarr)P2O5+Cl2P2O5+Si(rarr)SiO2+P
工序三,等离子刻边
去除扩散后硅片周边形成的短路环)
工序四,去除磷硅玻璃
去除硅片表面氧化层及扩散时形成的磷硅玻璃(磷硅玻璃是指掺有P2O5的SiO2层)。
工序五,PECVD
目的减反射+钝化:
PECVD即等离子体增强化学气相淀积设备,PlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition)
制作减少硅片表面反射的SiN薄膜(~80nm))
SiN薄膜中含有大量的氢离子,氢离子注入到硅片中,达到表面钝化和体钝化的目的,有效降低了载流子的复合,提高了电池的短路电流和开路电压。