太陽能電池的制作過程

儲量豐富的硅

硅是我們這個星球上儲藏最豐量的材料之一。自從19世紀(jì)科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了晶體硅的半導(dǎo)體特性后，它幾乎改變了一切，甚至人類的思維。20世紀(jì)末，我們的生活中處處可見硅的身影和用途，晶體硅太陽能電池是近15年來形成產(chǎn)業(yè)化最快的。

生產(chǎn)過程

生產(chǎn)過程大致可分為五個步驟：a、提純過程b、拉棒過程c、切片過程d、制電池過程e、封裝過程。

以單晶硅為例，其生產(chǎn)過程可分為：

工序一，硅片清洗制絨

目的表面處理：

清除表面油污和金屬雜質(zhì))

去除硅片表面的切割損壞層)

在硅片表面制作絨面，形成減反射織構(gòu)，降低表面反射率)

利用Si在稀NaOH溶液中的各向異性腐蝕，在硅片表面形成3-6微米的金字塔結(jié)構(gòu)，這樣光照在硅片表面便會經(jīng)過多次反射和折射，新增了對光的吸收)

工序二，擴(kuò)散

硅片的單/雙面液態(tài)源磷擴(kuò)散，制作N型發(fā)射極區(qū)，以形成光電轉(zhuǎn)換的基本結(jié)構(gòu)：PN結(jié)。

POCl3液態(tài)分子在N2載氣的攜帶下進(jìn)入爐管，在高溫下經(jīng)過一系列化學(xué)反應(yīng)磷原子被置換，并擴(kuò)散進(jìn)入硅片表面，激活形成N型摻雜，與P型襯底形成PN結(jié)。重要的化學(xué)反應(yīng)式如下：

POCl3+O2(rarr)P2O5+Cl2P2O5+Si(rarr)SiO2+P

工序三，等離子刻邊

去除擴(kuò)散后硅片周邊形成的短路環(huán))

工序四，去除磷硅玻璃

去除硅片表面氧化層及擴(kuò)散時形成的磷硅玻璃(磷硅玻璃是指摻有P2O5的SiO2層)。

工序五，PECVD

目的減反射+鈍化：

PECVD即等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積設(shè)備，PlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition)

制作減少硅片表面反射的SiN薄膜(～80nm))

SiN薄膜中含有大量的氫離子，氫離子注入到硅片中，達(dá)到表面鈍化和體鈍化的目的，有效降低了載流子的復(fù)合，提高了電池的短路電流和開路電壓。