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技術(shù)交流

光伏電池工藝介紹：P型電池、N型電池、TOPCon技術(shù)工藝
發(fā)布時(shí)間：2023/7/23
　　光伏電池是利用光電效應(yīng)將太陽(yáng)光轉(zhuǎn)化為電能的一種設(shè)備，并且不產(chǎn)生任何污染物，屬于如今主流的可再生能源。光伏發(fā)電太陽(yáng)能電池分為P型電池和N型電池。P型電池指的是以P型硅片為襯底的電池片（P型硅片摻硼元素）。N型電池指N型硅片為襯底的電池片（N型硅片摻磷元素）。
　　P型電池和N型電池在SE激光摻雜工藝中進(jìn)行摻入不同的元素而得到不同種類(lèi)的電池片。
　　以下本文主要介紹N型電池TOPCon技術(shù)工藝。
　　1.檢驗(yàn)工序
　　檢驗(yàn)硅片原料是否有破損和開(kāi)裂等現(xiàn)象。
　　2. 制絨酸洗
　　采用堿性或酸性溶液在硅片上腐蝕出凹凸不平的表面，使光可以在太陽(yáng)能電池片表面多次折射。硅片切割后其邊緣有損傷，硅的晶格結(jié)構(gòu)被破壞、表面復(fù)合嚴(yán)重，清洗制絨主要目的在于去除表面損傷并形成表面金字塔陷光結(jié)構(gòu)、增加光線吸收。
　　3. 硼擴(kuò)散工序
　　擴(kuò)散工序?yàn)楹诵墓ば?，主要作用是制備PN結(jié)（生成P-N結(jié)），P-N 結(jié)是光伏電池的“心臟”。由于硼在硅中的固溶度低，因此需要高溫和更長(zhǎng)的時(shí)間進(jìn)行擴(kuò)散。同時(shí)，擴(kuò)散源的選擇對(duì)生產(chǎn)過(guò)程也會(huì)有影響，氯化物腐蝕性較強(qiáng)，溴化物黏性大，清洗過(guò)程繁瑣、增加運(yùn)維費(fèi)用。硼擴(kuò)散通常在較高的溫度下完成，一般超出1000℃，硼擴(kuò)散的循環(huán)時(shí)間為150min。
　　4. 摻雜工序（SE激光摻雜）
　　摻雜工序?yàn)楹诵墓ば?，SE激光摻雜是一種利用激光輻射來(lái)改變材料性質(zhì)的技術(shù)。它是一種非常有效的方法，可以在材料表面或體內(nèi)引入摻雜原子，形成重?fù)诫s區(qū)，提高光電轉(zhuǎn)換效率。PERC（P型電池） SE工序中是摻硼，而TOPCON（N型電池） SE工序中是摻磷。
　　為什么要摻雜工藝，由于純凈的半導(dǎo)體導(dǎo)電性較差，不能直接用來(lái)制造晶體管。于是，人們?cè)诩儍舻陌雽?dǎo)體中摻入微量雜質(zhì)元素，使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能大大增強(qiáng)，這種半導(dǎo)體稱(chēng)為雜質(zhì)半導(dǎo)體。根據(jù)摻入雜質(zhì)性質(zhì)的不同，雜質(zhì)半導(dǎo)體可分為，P型半導(dǎo)體（或空穴型半導(dǎo)體）和N型半導(dǎo)體（或電子型半導(dǎo)體）兩大類(lèi)。這里"P”是指”正”的意思，“N“是指”負(fù)”的意思。
　　當(dāng)PN結(jié)加上正向電壓時(shí)有較大的電流通過(guò)，正向電阻很小，PN結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)；當(dāng)PN結(jié)加上反向電壓時(shí)只有很小的電流通過(guò)，或者粗略地認(rèn)為沒(méi)有電流通過(guò)，反向電阻很大，PN結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài)。這就是PN結(jié)的重要特性-一單向?qū)щ娦浴倪@里可以看出，PN結(jié)具有單向?qū)щ娦缘年P(guān)鍵是它的阻擋層的存在，及其隨外加電壓而變化。
　　5. 刻蝕工序
　　刻蝕的主要作用為去除 BSG 和背結(jié)。擴(kuò)散過(guò)程會(huì)在硅片表面及周邊均形成擴(kuò)散層，周邊擴(kuò)散層容易形成短路，表面擴(kuò)散層影響后續(xù)鈍化，因此需要去除。目前刻蝕主要采用濕法，先在鏈?zhǔn)皆O(shè)備中去除背面與周邊擴(kuò)散層，之后處理正面。
　　6. 制備隧穿氧化層與多晶硅層
　　背面沉積 1-2nm 隧穿氧化層，之后沉積 60-100nm 多晶硅層形成鈍化結(jié)構(gòu)。
　　7. 制備背面減反射膜
　　在電池背面制備減反射鈍化膜層增加對(duì)光的吸收，同時(shí)，在 SiNx 薄膜形成過(guò)程中產(chǎn)生的氫原子對(duì)硅片具有鈍化作用。
　　8. 正面鍍氧化鋁
　　在硅片正面沉積一層氧化鋁膜層，與其他膜層共同形成正面鈍化作用。
　　9. 制備正面減反射膜
　　正面減反膜與背面作用基本相同，此外，正面沉積的氧化鋁薄膜非常薄，容易在后續(xù)電池組件的制作中被破壞，正面 SiNx 對(duì)氧化鋁也具有保護(hù)作用。
　　10.激光開(kāi)槽
　　電池片激光開(kāi)槽能夠?qū)⒈趁驸g化膜打穿但不會(huì)對(duì)硅片造成明顯的損傷，使整個(gè)硅片基體明顯暴露出來(lái)，并且平整光滑，無(wú)明顯的激光脈沖腐蝕痕跡，從而提供電池片發(fā)電轉(zhuǎn)換效率。
　　11.絲網(wǎng)印刷
　　采用激光轉(zhuǎn)印技術(shù)，絲網(wǎng)印刷制備前后電極。
　　12. 燒結(jié)
　　干燥硅片上漿料，燃燒掉漿料中的有機(jī)樹(shù)脂粘合劑。
　　13. 測(cè)試分選
　　測(cè)試分選工序，根據(jù)測(cè)試出的功率及外觀質(zhì)量獎(jiǎng)太陽(yáng)能電池片分成A+、A、B、C、D五個(gè)等級(jí)。
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