Der Prozess der Herstellung von PV-Zellen, den Sie nicht kennen

Verfahren: INTEX→DIFF→Nachreinigung→PECVD→Siebung und Sinterung→Prüfung und Sortierung→Verpackung

Der Zweck der Texturierung besteht darin, eine strukturierte Oberfläche auf der Oberfläche des Siliziumwafers zu bilden, um das Reflexionsvermögen der Zelle zu verringern. Die Unebenheiten der texturierten Oberfläche können die Sekundärreflexion erhöhen und den optischen Pfad und den Einfallsmodus verändern. Einkristalle werden in der Regel mit Alkali behandelt, um pyramidenförmiges Wildleder zu erhalten; Polykristalle werden mit Säure behandelt, um wurmlochförmiges, zufälliges Wildleder zu erhalten. Der Unterschied in den Verarbeitungsmethoden liegt hauptsächlich in der Art der einzelnen polykristallinen.

Technologischer Prozess: Kaschmirtank→Wasserwaschen→Wasserwaschen→Säurewaschen→Wasserwaschen→Trocknen.

Im Allgemeinen gilt Silizium als nicht reaktiv mit HF und HNO3 (die Siliziumoberfläche wird passiviert). In einem System mit zwei gemischten Säuren reagiert das Silizium kontinuierlich mit der gemischten Lösung.

Die Diffusion ist das Herzstück der Batterie und stellt den P-N-Übergang für die Batterie her. POCl3 ist die derzeitige Wahl für die Phosphordiffusion. POCl3 ist eine flüssige Phosphorquelle, und die Diffusion der flüssigen Phosphorquelle hat die Vorteile einer hohen Produktionseffizienz, guter Stabilität, eines gleichmäßigen und glatten PN-Übergangs und einer guten Oberfläche der Diffusionsschicht.

POCl3 zerfällt bei Temperaturen über 600 °C zu Phosphorpentachlorid (PCl5) und Phosphorpentoxid (P2O5). PCl5 ist schädlich für die Oberfläche von Siliziumwafern. In Gegenwart von Sauerstoff (O2) zersetzt sich PCl5 in P2O5 und setzt Chlorgas frei. Daher wird ein kontrollierter Sauerstoffstrom eingeleitet, während Stickstoff dispergiert wird.

Bei der Diffusionstemperatur reagiert P2O5 mit Silizium, wobei Siliziumdioxid (SiO2) und Phosphoratome entstehen. Das so entstandene P2O5 lagert sich auf der Oberfläche des Siliziumwafers ab und reagiert weiter mit Silizium, wobei weiteres SiO2 und Phosphoratome entstehen. Dieser Prozess führt zur Bildung von Phosphorsilikatglas (PSG) auf der Oberfläche des Siliziumwafers.

Die Phosphoratome diffundieren in das Silizium, wodurch ein N-Typ-Halbleiter entsteht.

Während des Diffusionsprozesses wird die einseitige Back-to-Back-Diffusionsmethode angewandt, die zur Diffusion von Phosphoratomen an den seitlichen und hinteren Kanten des Siliziumwafers führt.

Bei Sonnenlicht fließen die durch das Licht erzeugten und auf der Vorderseite des P-N-Übergangs gesammelten Elektronen durch den Bereich, in dem Phosphor entlang der Kante diffundiert ist, auf die Rückseite und verursachen einen Kurzschluss.

Durch das Kurzschließen des Kanals wird der Parallelwiderstand verringert.

Das Ätzverfahren zielt darauf ab, den Phosphoranteil an der Kante des Siliziumwafers zu entfernen, um einen Kurzschluss des P-N-Übergangs zu verhindern und den Parallelwiderstand zu verringern.

Nassätzverfahren: Einlegen der Folie → Ätztank (H2SO4 HNO3 HF) → Waschen mit Wasser → Alkalibad (KOH) → Waschen mit Wasser → HF-Bad → Waschen mit Wasser → Entfernen der Folie

HNO3 reagiert und oxidiert unter Bildung von SiO2, während HF zur Entfernung von SiO2 verwendet wird. Das Alkalitankätzverfahren dient dazu, die unstrukturierte Oberfläche zu glätten und gleichmäßig zu machen. In der Laugenwanne wird hauptsächlich KOH verwendet. H2SO4 wird verwendet, um die Bewegung der Siliziumscheiben auf dem Fließband zu erleichtern, und ist an der Reaktion nicht beteiligt.

Das Trockenätzen bezieht sich auf das Ätzen von Dünnschichten mit Hilfe eines Plasmas. Wenn sich das Gas im Plasmazustand befindet, wird es chemisch aktiver.

Durch die Wahl eines geeigneten Gases kann der Siliziumwafer schnell reagieren und geätzt werden. Außerdem wird das elektrische Feld genutzt, um das Plasma zu leiten und zu beschleunigen und ihm Energie zuzuführen. Wenn die Oberfläche des Siliziumwafers beschossen wird, werden die Atome des Siliziummaterials herausgelöst, wodurch das Ätzen durch die Übertragung von physikalischer Energie erreicht wird.

Die plasmachemische Gasphasenabscheidung (PCVD) ist ein Verfahren zur Abscheidung einer dünnen Schicht auf der Oberfläche von Silizium. Wenn das Sonnenlicht auf die Siliziumoberfläche trifft, werden etwa 35 % des Lichts reflektiert. Um die Absorption des Sonnenlichts durch die Solarzelle zu verbessern, wird eine Antireflexionsschicht aufgebracht. Diese Schicht erhöht den durch Licht erzeugten Strom, was zu einer höheren Umwandlungseffizienz führt. Darüber hinaus passiviert die wasserstoffhaltige Schicht die Zelloberfläche, wodurch die Oberflächenrekombination am Emitterübergang verringert wird. Dies senkt den Dunkelstrom, erhöht die Leerlaufspannung und verbessert die gesamte photoelektrische Umwandlungseffizienz. Der Wasserstoff in der Schicht kann mit Defekten oder Verunreinigungen im Silizium reagieren. Durch diese Reaktion wird Energie aus dem verbotenen Band in das Valenzband oder das Leitungsband verschoben.

In einer Vakuumumgebung bei einer Temperatur von 480 Grad Celsius wird eine Schicht aus SixNy-Film auf die Oberfläche des Siliziumwafers aufgebracht, wobei ein Graphitboot als Leiter dient.

Vereinfacht ausgedrückt, geht es bei diesem Verfahren um die Stromabnahme und die Herstellung von Elektroden für Solarzellen. Zunächst wird eine Silberelektrode auf die Rückseite der Zelle aufgebracht, gefolgt vom Druck und der Trocknung eines Aluminiumrückfeldes. Anschließend wird eine vordere Silberelektrode aufgedruckt, wobei der Schwerpunkt auf der Kontrolle des Nassgewichts und der Breite des Teilgitters liegt.

Ist das Nassgewicht des zweiten Schritts zu hoch, führt dies zu einer Verschwendung des Schlamms und einer unzureichenden Trocknung vor dem Eintritt in die Hochtemperaturzone. Dies kann dazu führen, dass organische Stoffe in der Aufschlämmung verbleiben und die vollständige Umwandlung in metallisches Aluminium verhindern.

Ein zu hohes Gewicht kann auch dazu führen, dass die Solarzelle nach dem Sintern gekrümmt wird. Wenn das Nassgewicht zu niedrig ist, wird die gesamte Aluminiumpaste während des Sinterns verbraucht. Dadurch bildet sich ein Legierungsbereich mit Silizium, der sich nicht für einen Rückmetallkontakt eignet. Dies liegt daran, dass die seitliche Leitfähigkeit und die Lötbarkeit schlecht sind. Außerdem kann es zu Beulen oder anderen optischen Mängeln kommen.

Ist die Breite der dritten Gitterlinie zu groß, verringert sich die lichtempfangende Fläche der Zelle und der Wirkungsgrad sinkt.

Druckverfahren: physikalischer Druck, Trocknung

Beim Sintern wird die auf die Oberfläche der Zelle gedruckte Elektrode auf eine hohe Temperatur erhitzt. Dadurch wird ein guter elektrischer Kontakt zwischen der Elektrode und dem Siliziumchip hergestellt, was die Leerlaufspannung und den Füllfaktor der Zelle verbessert. Außerdem wird sichergestellt, dass die Elektrode einen geringen Widerstand aufweist, was zu einer hohen Umwandlungseffizienz führt.

Die Sinterung erleichtert die Diffusion von Wasserstoff in den PECVD-Prozess. Diese effektive Passivierung der Zelle ist ein zusätzlicher Vorteil.

Das verwendete Sinterverfahren ist das Hochtemperatur-Schnellsintern, und die Erwärmung erfolgt durch Infrarotheizung.

Das Sintern ist ein umfassender Prozess aus Diffusion, Strömung sowie physikalischen und chemischen Reaktionen. Das vordere Ag diffundiert durch SiNH in das Silizium, kann aber die P-N-Oberfläche nicht erreichen, und das hintere Ag und Al diffundieren in das Silizium. Da eine Legierung gebildet werden muss, ist eine bestimmte Temperatur erforderlich. Die Stabilität von Legierungen aus Al und Si ist unterschiedlich, so dass für die Legierungsbildung unterschiedliche Temperaturen erforderlich sind.

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