光伏pn结的制备方法(PN结制备)

太阳能电池片的生产工艺?

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[url=]模组[/url]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。

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制造太阳电池的半导体材料已知的有十几种，因此太阳电池的种类也很多。目前，技术最成熟，并具有商业价值的、市场应用最广的太阳电池是硅太阳电池。

1、硅片切割，材料准备：

工业制作硅电池所用的单晶硅材料，一般采用坩锅直拉法制的太阳级单晶硅棒，原始的形状为圆柱形，然后切割成方形硅片（或多晶方形硅片），硅片的边长一般为10~15cm，厚度约200~350um，电阻率约1Ω.cm的p型（全球节能环保网掺硼）。

2、去除损伤层：

硅片在切割过程会产生大量的表面缺陷，这就会产生两个问题，首先表面的质量较差，另外这些表面缺陷会在电池制造过程中导致碎片增多。因此要将切割损伤层去除，一般采用碱或酸腐蚀，腐蚀的厚度约10um。

3、制绒：

制绒，就是把相对光滑的原材料硅片的表面通过酸或碱腐蚀，使其凸凹不平，变得粗糙，形成漫反射，减少直射到硅片表面的太阳能的损失。对于单晶硅来说一般采用NaOH加醇的方法腐蚀，利用单晶硅的各向异性腐蚀，在表面形成无数的金字塔结构，碱液的温度约80度，浓度约1~2%，腐蚀时间约15分钟。对于多晶来说，一般采用酸法腐蚀。

4、扩散制结：

扩散的目的在于形成PN结。普遍采用磷做n型掺杂。由于固态扩散需要很高的温度，因此在扩散前硅片表面的洁净非常重要，要求硅片在制绒后要进行清洗，即用酸来中和硅片表面的碱残留和金属杂质。

5、边缘刻蚀、清洗：

扩散过程中，在硅片的周边表面也形成了扩散层。周边扩散层使电池的上下电极形成短路环，必须将它除去。周边上存在任何微小的局部短路都会使电池并联电阻下降，以至成为废品。目前，工业化生产用等离子干法腐蚀，在辉光放电条件下通过氟和氧交替对硅作用，去除含有扩散层的周边。

扩散后清洗的目的是去除扩散过程中形成的磷硅玻璃。

6、沉积减反射层：

沉积减反射层的目的在于减少表面反射，增加折射率。广泛使用PECVD淀积SiN ,由于PECVD淀积SiN时,不光是生长SiN作为减反射膜,同时生成了大量的原子氢,这些氢原子能对多晶硅片具有表面钝化和体钝化的双重作用,可用于大批量生产。

7、丝网印刷上下电极：

电极的制备是太阳电池制备过程中一个至关重要的步骤，它不仅决定了发射区的结构，而且也决定了电池的串联电阻和电池表面被金属覆盖的面积。最早采用真空蒸镀或化学电镀技术，而现在普遍采用丝网印刷法，即通过特殊的印刷机和模版将银浆铝浆（银铝浆）印刷在太阳电池的正背面，以形成正负电极引线。

8、共烧形成金属接触：

晶体硅太阳电池要通过三次印刷金属浆料，传统工艺要用二次烧结才能形成良好的带有金属电极欧姆接触，共烧工艺只需一次烧结，同时形成上下电极的欧姆接触。在太阳电池丝网印刷电极制作中，通常采用链式烧结炉进行快速烧结。

9、电池片测试：

完成的电池片经过测试分档进行归类。

太阳能电池片经过几道工序生产？

硅片生产出来后，还不能直接将其组合起来形成太阳能电池，还必须经过以下工艺流程才能制成产生光伏效应的电池片。

(1)硅片的选择

硅片的选择就是把性能一致的硅片选择出来，若将性能不一致的硅片电池组合起来形成单体太阳能电池，其输出的功率就会降低。

(2)硅片的清洗

硅片的清洗就是用高纯水或者有机溶剂(如三氯乙烯、丙酮、甲苯等)将硅片上沾污的尘埃、金属切屑、油脂等去除掉。

(3)硅化的表面腐蚀

为了使硅片表面光亮平整，必须将机械切削造成的损伤层去掉。常用的腐蚀方法有碱性腐蚀和酸性腐蚀。碱性腐蚀就是采用氢氧化钠、氢氧化钾等碱性液来腐蚀。碱性腐蚀所制成的成品最大优点是电池片的性能几乎是一致的。酸性腐蚀是用硝酸和氢氟酸的混合液[配比为(10～2)：1]来腐蚀。通过酸性腐蚀的硅片表面平整光亮。采用不同的配比可以控制腐蚀速度。

(4)扩散制作

太阳能电池之所以能够在太阳光作用下发出电来，关键是太阳能电池片内有pn结。因此pn结的制作是生产太阳能电池片的一道最重要的工序。目前适合于工业化生产的方法是先将氯化硼片加热、通氧，表面会生成三氯化二硼，再使其与硅晶体发生化学反应，这样形成的硼硅玻璃会沉积在硅晶体的表面。再利用氮气作为保护气氛，在高温条件下，使氮化硼进行扩散，便可形成pn结了。

(5)去除背结

去除背结就是去除硅片表面形成的pn结，常用的方法有磨片法、化学腐蚀法、蒸铝或丝网印刷铝浆烧结法。磨片法就是用金刚砂将背面磨去的方法。化学腐蚀是利用腐蚀剂来去除背结，与此同时，硅片周边的扩散层也被腐蚀去除掉了。蒸铝或丝网印刷铝浆烧结法是在扩散硅片背面真空蒸镀或丝网印刷一层铝，加热后使硅片形成铝硅合金层。这个过程实际上是一个对硅晶体的掺杂过程。

(6)制作正负电极

与电池pn结形成紧密欧姆接触的导电材料，叫做电极。为了将太阳能获得的能量转换为所需要的能量，必须在电池上制作正负电极。在电池光照面的电极称为上电极，在电池背面的电极称为下电极或背电极。上电极一般制成有利于光收集的形状。为了减小电池串联时的电阻，下电极则应分布在电池的背面。而且电池的背面绝大部分或全部都应该被下电极布满，这如同手电筒内的干电池一样，在干电池上方是一个铜帽，铜帽下是聚集有大量负电荷的碳棒(上电极)，而整个外壳(材料锌)是被下电极(负极)布满。

电极的制作法有真空蒸镀法、化学蒸镀镍法、银(铝)浆印刷烧结法等。铝浆印刷烧结法主要过程是：把硅片置于一种能起蒸镀作用的真空机内，硅片上会凝结一层铝薄膜，在高温作用下可以蒸镀成一层铝，再钎焊一层由锡、铝、银合金组成的焊料。此法是商品化生产太阳能硅电池的主要方法。

(7)腐蚀周边

硅片四周的扩散层会使上下电极短路，所以必须去除。一般将硅片置于硝酸、氢氟酸组成的腐蚀液中去腐蚀。

(8)蒸镀膜

此法是在电池正面上蒸镀一层或多层二氧化硅膜，这层膜不但对电池起保护作用，而且还具有减少光反射的作用。镀上这层膜，可将反射光减少到10％左右。若用某些腐蚀剂对硅电池进行丝绒面处理，这样硅电池的表面不但能接收到入射光的能量，还可以接收到折射的能量。

(9)检验测试

通过测试电池的开路电压、短路电流、最大输出功率等数字后，便于知道太阳能电池质量的优劣。

太阳能光伏电池片是怎样制造的

从硅片开始吧。

硅片-清洗制绒-扩散制PN结-边缘刻蚀-去磷硅-PECVD（沉积减反射膜)-丝网印刷-烧结-测试分类

LED的发光源是—PN结，是如何制成的？哪些是常用来制造LED的半导体材料？

你的问题还挺多，要分开来慢慢解释。1、LED发光：要搞清楚这个问题，首先，你需要了解PN结的形成原理。PN结是一个“由P型和N型半导体材料组成的半导体器件”中，其P型与 N型半导体材料相互结合的部分。P型材料有着“多数可以移动的正电荷（空穴）”和 “少数固定不动的负电荷（负离子）”；N型材料有着“多数可以移动的负电荷（自由电子）”和 “少数固定不动的正电荷（正离子）”；当P型和N型材料接触时，通过结合处，P型材料中的正电荷向N型材料中扩散，而N型材料中的负电荷则向P型材料中扩散。这些扩散的正电荷 与 负电荷相遇而结合，原有的正电荷和负电荷（载流子）消失。因此在结合处的附近区域（结区）中，有一段距离缺少正电荷或负电荷（载流子），但是在这一区域却分布着带电的固定电荷（固定不动的“负离子”或固定不动的“正离子”），这一区域称为空间电荷区 。P 型半导体一边的没有参与扩散的“负离子” ，N 型半导体一边的没有参与扩散的“正离子”，在空间电荷区产生电场，这电场阻止载流子进一步扩散 ，达到平衡。（内建电场）在上面所述的基础上，就可以理解以下几个问题1、LED的发光，既不是PN结，也不是非PN结，而是当LED接通外部电源后，外来的载流子打破空间电荷区的平衡后产生的。因为空间电荷区有阻力，所以载流子要突破这个区域需要能量，当这个能量积累到一定的程度，载流子就可以由P区进入N区，这个进入的过程也是能量释放的过程，在这个过程中，载流子把电势能转换成了光能和热能。单个载流子所释放出的光能是极其微弱的，并且只是一闪而过，不能持续，所以要想有一个持续而又明亮的发光过程，就必须有一个持续的外部电源以及更多的载流子参与进来。因为这样的一个过程除了发光，同时还在发热，有发热则说明器件在进行有效工作的同时，自身还在产生消耗，这个消耗对器件本身有着老化和破坏的作用，因此，LED的寿命跟制作这个LED的材料还有它的工作环境有关系，通常所述的3万小时寿命是指在实验室的相对理想的环境下达到的，实际使用中没有这么长，甚至会因为过度的电压或电流而导致LED瞬间烧毁。光伏效应：光照并不是去导通PN结，在理解这个问题时，你要确定一点，“光”也是能量的一种形式。当光照射到已形成PN结的半导体材料上面，会让这个半导体材料获得一定的能量，这个能量导致P型和N型半导体材料产生出更多的载流子（空穴和自由电子）。因为在光照前，PN结已经形成，也就是内建电场也已形成，由于内建电场是有方向性的，所以光照形成的载流子（光生载流子），会按照这个方向在内建电场中流动（空穴流向N，自由电子流向P），这一动作导致了内建电场的减小。只要光照是持续的，那么，内建电场最终会小到能让光生载流子轻松的突破PN结，从而产生电流，这个时候，这个被光照的半导体材料就具备了能够对外提供电动势的能力。综上所述，在一个拥有PN结的半导体器件中，非PN结部分最大的作用就是产生PN结，只有PN结形成后，这个器件才能拥有上述光照或光电转换的功能。因此，PN结不存在“消耗完”这个概念，只要相结合的P型材料和N型材料还在，这个PN结会永远的存在下去，我们只是利用外力来突破这个PN结，从而达到我们需要的目的。至于半导体器件的寿命，这跟制造半导体器件的材料构成、制造工艺以及使用环境有关，厂商给出的寿命都是在特定的实验室环境下通过测试和推算得出的。（就好像一团泥巴，你用特定的水流量来冲击他，冲击时间是1分钟，完成后，这团泥巴被水冲掉了十分之一的重量，那么推算一下，这团泥巴在这个特定的水流量下，也许可以经受住10分钟的冲击，那我就说他在这个状态下的寿命是10分钟）

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光伏电池片加工流程？

层压

一、准备工作

1. 工作时必须穿工作衣、工作鞋，戴工作帽,佩戴绝热手套；

2. 做好工艺卫生（包括层压机内部和高温布的清洁）；

3．确认紧急按扭处于正常状态；

4．检查循环水水位。

二、所需材料、工具和设备

1、叠层好的组件 2、层压机 3、绝热手套 4、四氟布（高温布） 5、美工刀6、1cm文具胶带 7、汗布手套 8、手术刀

三、操作程序

1．检查行程开关位置；

2．开启层压机，并按照工艺要求设定相应的工艺参数，升温至设定温度；

3．走一个空循环，全程监视真空度参数变化是否正常，确认层压机真空度达规定要求；

4．试压，铺好一层纤维布，注意正反面和上下布，抬一块待层压组件；

5．取下流转单，检查电流电压值，察看组件中电池片、汇流条是否有明显位移，是否有异物，破片等其他不良现象，如有则退回上道工序；

6．戴上手套从存放处搬运叠层完毕并检验合格的组件，在搬运过程中手不得挤压电池片（防止破片），要保持平稳（防止组件内电池片位移）；

7．将组件玻璃面向下、引出线向左，平稳放入层压机中部，然后再盖一层纤维布（注意使纤维布正面向着组件），进行层压操作；

8．观察层压工作时的相关参数（温度、真空度及上、下室状态），尤其注意真空度是否正常，并将相关参数记录在流转单

9．待层压操作完成后，层压机上盖自动开启，取出组件（或自动输出）；

10．冷却后揭下纤维布，并清洗纤维布；

11．检查组件符合工艺质量要求并冷却到一定程度后，修边；（玻璃面向下，刀具斜向约45°，注意保持刀具锋利，防止拉伤背板边沿）；

12．经检验合格后放到指定位置，若不合格则隔离等待返工。

层压前检查

1． 组件内序列号是否与流转单序列号一致；

2． 流转单上电流、电压值等是否未填或未测、有错误等 ；

3． 组件引出的正负极（一般左正右负）；

4． 引出线长度不能过短（防止装不入接线盒）、不能打折；

5． TPT是否有划痕、划伤、褶皱、凹坑、是否安全覆盖玻璃、正反面是否正确；

6． EVA的正反面、大小、有无破裂、污物等；

7． 玻璃的正反面、气泡、划伤等；

8． 组件内的锡渣、焊花、破片、缺角、头发、黑点、纤维、互连条或汇流条的残留等；

9． 隔离TPT是否到位、汇流条与互连条是否剪齐或未剪；

10．间距（电池片与电池片、电池片与玻璃边缘、串与串、电池片与汇流条、汇流条与汇流条、汇流条到玻璃边缘等）

层压中观察

打开层压机上盖，上室真空表为-0.1MPa、下室真空表为0.00MPa，确认温度、参数

符合工艺要求后进料；组件完全进入层压机内部后点击下降；上、下室真空表都要

达到-0.1MPa （抽真空）（如发现异常按“急停”，改手动将组件取出，排除故障后再试压一块组件）等待设定时间走完后上室充气（上室真空表显示）0.00MPa、

下室真空表仍然保持-0.1MPa开始层压。层压时间完成后下室放气（下室真空表变

为0.00MPa、上室真空表仍为0.00MPa）放气时间完成后开盖（上室真空表变为

-0.1MPa、下室真空表不变）出料；接着四氟布自动返回至原点。

层压后再次检查

1． TPT是否有划痕、划伤，是否安全覆盖玻璃、正反面是否正确、是否平整、有无褶皱、有无凹凸现象出现；

2． 组件内的锡渣、焊花、破片、缺角、头发、纤维等；

3． 隔离TPT是否到位、汇流条与互连条是否剪齐；

4． 间距（电池片与电池片、电池片与玻璃边缘、串与串、电池片与汇流条、汇流条与汇流条、汇流条到玻璃边缘等）；

5． 色差、负极焊花现象是否严重；

6． 互连条是否有发黄现象，汇流条是否移位；

7． 组件内是否出现气泡或真空泡现象；

8． 是否有导体异物搭接于两串电池片之间造成短路；

四、质量要求

1．TPT是无划痕、划伤，正反面要正确；

2．组件内无头发、纤维等异物，无气泡、碎片；

3．组件内部电池片无明显位移，间隙均匀，最小间距不得小于1mm；

4．组件背面无明显凸起或者凹陷；

5．组件汇流条之间间距不得小于2mm；

6．EVA的凝胶率不能低于75%，每批EVA测量二次。

五、注意事项

1．层压机由专人操作，其他人员不得进入红；

2．修边时注意安全；

3．玻璃纤维布上无残留EVA,杂质等；

4．钢化玻璃四角易碎，抬放时须小心保护；

5．摆放组件，应平拿平放，手指不得按压电池片；

6．放入组件后，迅速层压，开盖后迅速取出；

7．检查冷却水位、行程开关和真空泵是否正常；

8．区别画面状态和控制状态，防止误操作；

9．出现异常情况按“急停”后退出，排除故障后，首先恢复下室真空；

10．下室放气速度设定后，不可随意改动，经设备主管同意后方可改动，并相应调整下室放气时间，层压参数由技术不来定，不得随意改动；

11．上室橡胶皮属贵重易耗品，进料前应仔细检查，避免利器、铁器等物混入，划伤胶皮；

12．开盖前必须检查下箱充气是否完成，否则不允许开盖，以免损伤设备；

13．更换参数后必须走空循环，试压一块组件。

组件装框

一、准备工作

1．工作时必穿工作衣、鞋，戴工作帽。

2．做好工艺卫生，清洁整理台面，创造清洁有序的装框环境。

二、所需材料、工具和设备

1、层压好的电池组件 2、铝边框 3、硅胶 4、酒精 6、擦胶纸 7、接线盒 8、气动胶枪 9、橡胶锤 10、装框机 11、剪刀 12、镊子 13、抹布 14、小一字起 15、卷尺 16、角尺 17、工具台 18、预装台

三、操作程序

1．按照图纸选择相对应的材料，铝型材，并对其检验，筛选出不符合要求的铝型材，将其摆放到指定位置；

2．对层压完毕的电池组件进行表面清洗，同时对上道工序进行检查，不合格的返回上道工序返工；

3．用螺丝钉（素材将长型材和短型材作直角连接，拼缝小于0.5mm）将边型材和E型材作直角连结，并保证接缝处平整；

4．在铝合金外框的凹槽中均匀地注入适量的硅胶；

5．将组件嵌入已注入硅胶的铝边框内，并压实；

6．将组件移至装框机上（紧靠一边，关闭气动阀，将其固定）；

7．用螺钉（素材）将铝边框其余两角固定，并调整玻璃与边框之间的距离以及边框对角线长度；

8．用补胶枪对正面缝隙处均匀地补胶；

9．除去组件表面溢出的硅胶，并进行清洗；

10．打开气动阀，翻转组件，然后将组件固定；

11．用适当的力按压TPT四角，使玻璃面紧贴铝合金边框内壁，按压过程中注意TPT表面

12．用补胶枪对组件背面缝隙处进行补胶（四周全补）；

13．按图纸要求将接线盒用硅胶固定在组件背面，并检查二极管是否接反；

14．对装框完毕的组件进行自检（有无漏补、气泡或缝隙）；

15．符合要求后在“工艺流程单”上做好纪录，将组件放置在指定区域，流入下道工序。

四、质量要求

1．铝合金框两条对角线小于1m的误差要求小于2mm，大于等于1m的误差小于3mm；

2．外框安装平整、挺直、无划伤；

3．组件内电池片与边框间距相等；

4．铝边框与硅胶结合出无可视缝隙；

5．接线盒内引线根部必须用硅胶密封、接线盒无破裂、隐裂、配件齐全、线盒底部硅胶厚度1~2毫米，接线盒位置准确，与四边平行；

6． 组件铝合金边框背面接缝处高度落差小于0.5mm；

7．组件铝合金边框背面接缝处缝隙小于1mm；

8．铝合金边框四个安装孔孔间距的尺寸允许偏差±0.5mm。

五、注意事项

1．轻拿轻放抬未装框组件是注意不要碰到组件的四角。

2注意手要保持清洁

3．将已装入铝框内的组件从周转台抬到装框机上时应扶住四角，防止组件从框内滑落。

关于光伏pn结的制备方法和PN结制备的介绍到此就结束了，不知道你从中找到你需要的信息了吗 ？如果你还想了解更多这方面的信息，记得收藏关注本站。微信号:ymsc_2016