电池片各工序影响因素及异常情况

电池片各工序影响因素及异常情况一次清洗影响因素1.温度温度过高，首先就是IPA不好控制，温度一高，IPA的挥发很快，气泡印就会随之出现，这样就大大减少了PN结的有效面积，反应加剧,还会出现片子的漂浮，造成碎片率的增加。可控程度：调节机器的设置，可以很好的调节温度。2.时间金字塔随时间的变化：金字塔逐渐冒出来；表面上基本被小金字塔覆盖，少数开始成长；金字塔密布的绒面已经形成，只是大小不均匀，反射率也降到比较低的情况；金字塔向外扩张兼并，体积逐渐膨胀，尺寸趋于均等，反射率略有下降。可控程度：调节设备参数，可以精确的调节时间。3.IPA1.协助氢气的释放。2.减弱NaOH溶液对硅片的腐蚀力度，调节各向因子。纯NaOH溶液在高温下对原子排列比较稀疏的100晶面和比较致密的111晶面破坏比较大，各个晶面被腐蚀而消融，IPA明显减弱NaOH的腐蚀强度，增加了腐蚀的各向异性，有利于金字塔的成形。乙醇含量过高，碱溶液对硅溶液腐蚀能力变得很弱，各向异性因子又趋于1。可控程度：根据首次配液的含量，及每次大约消耗的量，来补充一定量的液体，控制精度不高。4.NaOH形成金字塔绒面。NaOH浓度越高，金字塔体积越小，反应初期，金字塔成核密度近似不受NaOH浓度影响，碱溶液的腐蚀性随NaOH浓度变化比较显著，浓度高的NaOH溶液与硅反映的速度加快，再反应一段时间后，金字塔体积更大。NaOH浓度超过一定界限时，各向异性因子变小，绒面会越来越差，类似于抛光。可控程度：与IPA类似，控制精度不高。5.Na2SiO3SI和NaOH反应生产的Na2SiO3和加入的Na2SiO3能起到缓冲剂的作用，使反应不至于很剧烈,变的平缓。Na2SiO3使反应有了更多的起点，生长出的金字塔更均匀，更小一点Na2SiO3多的时候要及时的排掉，Na2SiO3导热性差，会影响反应,溶液的粘稠度也增加，容易形成水纹、花蓝印和表面斑点。可控程度：很难控制。4#酸洗HCL去除硅片表面的金属杂质盐酸具有酸和络合剂的双重作用，氯离子能与多种金属离子形成可溶与水的络合物。6#酸洗HF去除硅片表面氧化层，SiO26HF=H2[siF6]2H2O。控制点1．减薄量定义：硅片制绒前后的前后重量差。控制范围单晶125，硅片厚度在200±25微米以上，减薄量在0.5±0.2g；硅片厚度在200±25微米以上，减薄量在0.4±0.2g。单晶156，首篮减薄量在0.7±0.2g；以后减薄量在0.6±0.2g。2．绒面判断标准：成核密度高，大小适当，均匀。控制范围：单晶：金字塔尺寸3~10um。3．外观无缺口，斑点，裂纹，切割线，划痕，凹坑，有无白斑，赃污。扩散影响因素1.温度温度T越高，扩散系数D越大，扩散速度越快。2.时间对于恒定源：时间t越长结深越深，但表面浓度不变。对于限定源：时间t越长结深越深，表面浓度越小。3.浓度决定浓度的因素：氮气流量、源温。表面浓度越大，扩散速度越快。4.第三组元主要是掺硼量对扩散的影响，杂质增强扩散机制。在二元合金中加入第三元素时，扩散系数也会发生变化。掺硼量越大，扩散速率越快。即电阻率越小，越容易扩散。二次清洗影响因素1.射频功率射频功率过高：等离子体中离子的能量较高会对硅片边缘造成较大的轰击损伤，导致边缘区域的电性能差从而使电池的性能下降。在结区（耗尽层）造成的损伤会使得结区复合增加。射频功率太低：会使等离子体不稳定和分布不均匀，从而使某些区域刻蚀过度而某些区域刻蚀不足，导致并联电阻下降。2.时间刻蚀时间过长：刻蚀时间越长对电池片的正反面造成损伤影响越大，时间长到一定程度损伤不可避免会延伸到正面结区，从而导致损伤区域高复合。刻蚀时间过短：刻蚀不充分，没有把边缘鳞去干净，PN结依然有可能短路造成并联电阻降低。3.压力压力越大，气体含量越少，参与反应的气体也越多，刻蚀也越充份。PECVD影响因素1．频率射频PECVD系统大都采用50kHz~13.56MHz的工业频段射频电源。较高频率（4MHz）沉积的氮化硅薄膜具有更好的钝化效果和稳定性。2．射频功率增加RF功率通常会改善SiN膜的质量。但是，功率密度不宜过大，超过1W/cm2时器件会造成严重的射频损伤。3．衬底温度PECVD膜的沉积温度一般为250～400℃。这样能保证氮化硅薄膜在HF中有足够低的腐蚀速率，并有较低的本征压力，从而有良好的热稳定性和抗裂能力。低于200℃下沉积的氮化硅膜，本征应力很大且为张应力，而温度高于450℃时膜容易龟裂。4．气体流量影响氮化硅膜沉积速率的主要气体是SiH4。为了防止富硅膜，选择NH3/SiH4=2~20（体积比）。气体总流量直接影响沉积的均匀性。为了防止反应区下游反应气体因耗尽而降低沉积速率，通常采用较大的气体总流量，以保证沉积的均匀性。5．反应气体浓度SiH4的百分比浓度及SiH4/NH3流量比，对沉积速率、氮化硅膜的组分及物化性质均有重大影响。理想Si3N4的Si/N＝0.75，而PECVD沉积的氮化硅的化学计量比会随工艺不同而变化，但多为富硅膜，可写成SiN。因此，必须控制气体中的SiH4浓度，不宜过高，并采用较高的SiN比。除了Si和N外，PECVD的氮化硅一般还包含一定比例的氢原子，即SixNyHZ或SiNx:H。丝印影响因素1.印刷压力的影响在印刷过程中刮胶要对丝网保持一定的压力，且这个力必须是适当的。印刷压力过大，易使网版、刮胶使用寿命降低，使丝网变形，导致印刷图形失真。印刷压力过小，易使浆料残留在网孔中，造成虚印和粘网。在适当的范围内加大印刷压力，透墨量会减小（浆料湿重减小），栅线高度下降，宽度上升。2.印刷速度的影响印刷速度的设定必须兼顾产量和印刷质量。对印刷质量而言，印刷速度过快，浆料进入网孔的时间就短，对网孔的填充性变差，印刷出的栅线平整性受损，易产生葫芦状栅线。印刷速度上升，栅线线高上升，线宽下降。印刷速度变慢，下墨量增加，湿重上升。3.丝网间隙的影响在其他条件一定的情况下，丝网间隙与湿重大致有如右图的关系：最初两者几乎呈比例上升，之后丝网间隙加大，湿重降低，最后突然变为零。丝网印刷时使用的是曲线的前半段（即呈比例上升段）。由此可知，丝网间隙加大，下墨量多，湿重增大。丝网间隙过大，易使印刷图形失真；过小，容易粘网。刮胶硬度的影响刮胶材料一般为聚胺脂或氟化橡胶，硬度60-90A。刮胶硬度越大，印刷的图形越精确，原图的重现性越好。因此，正面栅线的印刷就需要选用硬度较高刮胶。刮胶硬度小，其他参数不变的情况下湿重就大，线高增加，线宽变大。4.刮胶角度的影响刮胶角度的调节范围为45-75度。实际的刮胶角度与浆料有关，浆料黏度越高，流动性越差，需要刮胶对浆料向下的压力越大，刮胶角度接就越小。在印刷压力作用下，刮胶与丝网摩擦。开始一刷时近似直线，刮胶刃口对丝网的压力很大，随着印刷次数增加，刃口呈圆弧形，作用于丝网单位面积的压力明显减小，刮胶刃口处与丝网的实际角度小于45度，易使印刷线条模糊，粘网。在可调范围内，减小刮胶角度，下墨量增加，湿重加大。刮胶刃口钝，下墨量多，线宽大。5.浆料黏度的影响印刷时浆料黏度的变化浆料的黏度与流动性呈反比，黏度越低，流动性越大，可在一定程度保证印刷的质量。浆料黏度过大，透墨性差，印刷时易产生桔皮、小孔。浆料黏度过小，印刷的图形易扩大（栅线膨胀），产生气泡、毛边。6.纱厚、膜厚的影响一般情况下，丝网目数越低，线径越粗，印刷后的浆料层越高，因此丝网目数较高时，印刷后浆料层就低一些。对于同目数的丝网，纱厚越厚，透墨量越少。在一定范围内，感光胶膜越厚，下墨量越大，印刷的栅线越高。但膜厚增大，易造成感光胶脱落。7.印刷台面的影响印刷台面的水平度：印刷时电池片被吸附于印刷台面，若台面不平，电池片在负压下易破裂。一般电池片水平度应小于0.02mm。印刷台面与网版的平行度：决定了印刷浆料的一致性。一般二者平行度应小于0.04mm。印刷台的重复定位精度：太阳能电池片印刷台的重复定位精度需达到0.01mm。参数相互关系1.压力与间距：压力越大时，间距也大；因为压力大时，刮刀与网板接触的地方凸出来也多，间距小的话，硅片承受的压力加大，碎片的概率会加大。两个参数当中的一个改变,另外一个不改,就可能加大硅片碎的可能性或影响印刷质量。2.印刷速度影响到产能,同时也影响到印刷到硅片浆料的多少。印刷参数的调整1.先把印刷速度改小，以方便在调试时能很好的观察（如印刷速度为50mm)。完全松开锁定螺丝，并保证刮刀和回刮刀左右的固定螺丝未锁，能自由活动。2.先设定印刷间距：印刷间距以浆料能很好的印刷到硅片为宜，无粘片和虚印。(推荐为：3.在间距定下后，设定印刷压力。压力由小到大慢慢加，加到在印刷时浆料能收干净就可以。参数的调整4.在压力和间距设定好后，印刷一片看看印刷是否合格，否则再作微调。（印刷速度未改）5.合格后，慢慢朝下拧锁定螺丝，在感觉到锁定螺丝刚碰到东西时，把锁定螺丝锁住。这个动作相当于找到了一个刮胶下降的一个限位，保证刮刀在压力加大时不会再下压。6.然后加快印刷速度，并测印刷重量，如过大，则减速，过小，则加速。（推荐170mm)。烧结过程1.室温~300度，溶剂挥发。2.300~500度，有机树脂分解排出，需要氧气。3.400度以上，玻璃软化。4.600度以上，玻璃与减反层反应，实现导电。控制点测试分选参数1.开路电压在一定的温度和辐照度条件下，太阳电池在空载情况下的端电压，用Voc表示，PN结开路，即I=0，此时PN结两端的电压即为开路电压。将I=0代入伏安特性方程得：KTln(IL/IS1)/q。太阳电池的开路电压与电池面积大小无关。太阳电池的开路电压与入射光谱辐照度的对数成正比。2.短路电流在一定的温度和辐照条件下，太阳电池在端电压为零时的输出电流，通常用Isc来表示。将PN结短路（V=0），因而IF=0，这时所得的电流为短路电流Isc，显然有：Isc=IL，Isc与太阳电池的面积大小有关，面积越大，Isc越大。Isc与入射光的辐照度成正比。3.最大功率点在太阳电池的伏安特性曲线上对应最大功率的点，又称最佳工作点。4.最佳工作电压太阳电池伏安特性曲线上最大功率点所对应的电压。通常用Vm表示5.最佳工作电流太阳电池伏安特性曲线上最大功率点所对应的电流。通常用Im表示6.转换效率受光照太阳电池的最大功率与入射到该太阳电池上的全部辐射功率的百分比。η=VmIm/AtPin其中Vm和Im分别为最大输出功率点的电压和电流，At为太阳电池的总面积，Pin为单位面积太阳入射光的功率。7.填充因子太阳电池的最大功率与开路电压和短路电流乘积之比，通常用FF表示：FF=ImVm/IscVocIscVoc是太阳电池的极限输出功率，ImVm是太阳电池的最大输出功率，填充因子是表征太阳电池性能优劣的一个重要参数。8.电流温度系数在规定的试验条件下，被测太阳电池温度每变化1C，太阳电池短路电流的变化值，通常用α表示。对于一般晶体硅电池α=0.1%/0C。9.电压温度系数在规定的试验条件下，被测太阳电池温度每变化10C，太阳电池开路电压的变化值，通常用β表示。对于一般晶体硅电池β=-0.38%/C。