光伏技术科普：PERC结构电池工艺流程

光伏技术 2024-03-07

2015年之后，光伏发电技术是以PERC为主，之后TOPCon再升级，也是以PERC电池工序为基础。PERC电池的制备要经过硅片检测，制绒、扩散、刻蚀、氧化、背钝化、PECVD、背激光、丝网印刷、烧结、检测分选、包装。

PERC电池工艺流程

2015年之后，光伏发电技术是以PERC为主，之后TOPCon再升级，也是以PERC电池工序为基础，以下是PERC电池片的制备工艺：

PERC电池的制备要经过硅片检测，制绒、扩散、刻蚀、氧化、背钝化、PECVD、背激光、丝网印刷、烧结、检测分选、包装。

硅片检测工序

【检测目的】：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。

【检测方法】采用在线监测设备完成筛选。

光伏硅片检测仪：对硅片表面不平整度、硅片的尺寸和对角线等外观参数;

微裂纹检测模块：检测硅片的内部微裂纹;

在线测试模组：主要测试硅片体电阻率和硅片类型、硅片的少子寿命。

清洗制绒工序

【清洗目的】消除硅片表面的灰尘污染、有机沾污和金属杂质，去除表面的机械损伤，减少表面复合中心。

【制绒目的】利用低浓度碱溶液对硅的不同晶面的各向异性腐蚀，在硅片表面形成绒面，绒面凹凸不平可以增加二次反射，以减少电池片的反射率，改变光程及入射方式，提高了电池的短路电流(Isc)和转换效率。

【清洗制绒方法】硅的各向异性腐蚀液通常用热碱溶液，如氢氧化钠，氢氧化钾、氢氧化锂和乙二胺等。大多使用浓度约为1%的氢氧化钠稀溶液，腐蚀温度为70-85℃。此外还会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，获得均匀的绒面。

工艺流程：制绒槽→水洗→碱洗→水洗 →酸洗→水洗→吹干。

制备PN结-扩散工序

【制备PN结目的】P-N 结是光伏电池的“心脏”，是太阳能电池实现光能到电能转换的关键。

【制备PN结方法】BSF电池为P型硅片单面掺入磷形成PN结。POCl3是当前磷扩散用较多的选择。POCl3在大于600℃的条件下分解生成五氯化磷（PCl5）和五氧化二磷（P2O5），PCl5对硅片表面有腐蚀作用，当有氧气O2存在时，POCl3分解产生 P2O5淀积在硅片表面。

P2O5与硅反应生成 SiO2和磷原子，并在硅片表面形成一层磷硅玻璃。磷原子从四周进入硅片的表面层，通过硅原子之间的空隙向硅片内部渗透扩散，制得N型半导体。

边缘刻蚀&去除磷硅玻璃PSG

【刻蚀目的】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。

【去除PSG目的】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PSG。

【去除PSG方法】通过化学腐蚀法,把硅片放在HF溶液中浸泡溶解SiO2。原理是因为HF与 SiO2反应生成易挥发的SiF4气体。若HF过量，反应生成的SiF4会进一步与HF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PSG。

SiO2+4HF=SiF4+2H2O

SiF4+2HF=H2[SiF6]

热氧化

【热氧化目的】对硅片表面进行钝化，使表面的复合速度降低，饱和硅片表面处的悬挂键，降低表面活性，避免由于表面层引入杂志而形成复合中心，降低少数载流子的表面复合速度。介质阻挡层，发挥抗PID效果。

【热氧化方法】在高温、氧气氛围条件下，衬底硅被氧化生长出所需一定厚度二氧化硅薄膜，需要消耗硅衬底，是一种本征氧化法。

Si+O2(高温)→SiO2

背钝化/背膜

【背钝化目的】在硅片背面沉积一层AL2O3/SiNx，对背面进行钝化，降低背表面复合速率，增加二次反射。

【背钝化方法】背钝化主要是通过N2O（笑气）与TMA（三甲基铝）反应生成Al2O3和SIH4(硅烷)与NH3（氨气）反应生成SIN（氮化硅）叠加淀积在硅片；利用微波放电产生等离子体对化学气相沉积过程施加影响的技术，由于等离子体的存在，促进气体分子的分解、化合、激发和电离，促进反应活性基团的生成，同时反应过程中有大量的氢离子注入硅片中，使硅片中悬挂键饱和、缺陷失去活性，达到背面钝化和体钝化的目的，从而增加了硅片的非平衡少数载流子寿命。镀膜方式为板式镀膜，通过MAIA设备完成。