電池的特殊工藝.ppt

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1、電池的特殊工藝(復習)西南科技大學理學院2011.05.02主要特殊工藝絨面的制備擴散方法的改進制作背面場金屬電極的制作透明電極的制作一、絨面的制備1、絨面介紹外貌類似“倒金字塔”狀的一個個小錐體是由相交晶面形成的。絨面電池的硅表面通常平行于（100）面，倒金字塔由（111）面相交而成。配一副圖片教材P822、絨面的特點優(yōu)點：使入射光有兩次機會進入電池，總的反射為33％×33％=11％，比光滑硅片的反射率33％低很多；入射光經反射使入射光能夠更接近在電池表面被吸收，增加載流子的收集幾率。一、絨面的制備缺點：絨面工藝過程操作增加難度絨面能吸收所有波長的光，使電池表面的溫度升高，降低電池

2、效率表面制備金屬電極難度加大，會消耗更多的金屬材料一、絨面的制備制備原理：硅的各向異性腐蝕劑通常采用堿性溶劑。在氫氧化鈉、氫氧化鉀、聯(lián)氨、乙二胺或硅酸鈉的水溶液里，水是氧化劑。添加醇類能起絡合作用，如異丙醇、n-丙醇、仲丁醇或鄰苯二酚。在高濃度的堿、聯(lián)氨的水溶液中，氧化與絡合兩種作用同時存在一、絨面的制備腐蝕液對不同晶面的腐蝕速率差別很大，<100>方向的腐蝕速率比<111>方向的腐蝕速率高達10倍以上。在水、乙二胺、鄰苯二酚腐蝕劑中，（100）、（110）和（111）的腐蝕速率分別近似于50：30：3（微米/小時）。一、絨面的制備制備方法一:在60%的聯(lián)氨（N2H4）水溶液中，加熱

3、到90℃，腐蝕30分鐘，腐蝕速率為1.6微米/分，腐蝕深度可達48微米。一、絨面的制備制備方法二:19%的氫氧化鉀水溶液中，在80℃時腐蝕120分鐘，腐蝕速率為0.59微米/分。腐蝕深度可達71微米。一、絨面的制備制備方法三:0.7~1.0%的氫氧化鋰水溶液，用無水乙醇作為分散劑，溫度大于90℃，腐蝕6分鐘以上，可得黑色均勻的絨面。一、絨面的制備制備方法四:腐蝕液中氫氧化鈉與異丙醇的質量配比為1：7，配制濃度合適的NaOH溶液（濃度在2~3%之間左右，原因如下：由于硅表面的平均反射率與少數(shù)載流子的壽命是判斷單晶硅絨面制作成功的主要參數(shù)，通過查閱文獻發(fā)現(xiàn)：在90℃的條件下，單晶硅片表面

4、的平均反射率在NaOH的濃度為2%時最低，降低到16%。同時，NaOH的腐蝕液質量的濃度越大，載流子的壽命就越高，在質量濃度為3%的NaOH腐蝕液在90℃腐蝕20min所得的載流子壽命最長，為0.8994us。）一、絨面的制備二、擴散方法的改進標準工藝中我們講到的是擴散批量生產制作pn結，通過改進工業(yè)中用離子注入的方法連續(xù)的摻雜制作pn結離子注入的定義（后續(xù)）離子注入概述最早應用于原子物理和核物理研究提出于1950’s1970’s中期引入半導體制造領域離子注入離子注入是另一種對半導體進行摻雜的方法。將雜質電離成離子并聚焦成離子束，在電場中加速而獲得極高的動能后，注入到硅中（稱為“靶”

5、）而實現(xiàn)摻雜。離子注入定義離子注入與擴散的比較擴散離子注入擴散離子注入高溫，硬掩膜900－1200℃低溫，光刻膠掩膜室溫或低于400℃各向同性各向異性不能獨立控制結深和濃度可以獨立控制結深和濃度注入與擴散的比較離子注入控制離子束流密度和注入時間控制雜質濃度（注入離子劑量）離子能量控制結深雜質分布各向異性ImplantationProcess:WellImplantation三、制作背面場背面場通過摻雜的方式在電池背面建立一個重摻雜區(qū)，重摻雜區(qū)和較輕摻雜的體區(qū)之間的界面能夠起到低復合速度表面的作用。背面場的特點：（1）重摻雜區(qū)和較輕摻雜的體區(qū)之間的界面具有低復合速度（2）背電極的接觸電

6、阻大大降低，同時增加電壓與電流的輸出制作背面場的方法對于P型<100>硅片，采用硼的兩步擴散法。先用硼源進行恒定源擴散，不去BSG；再取出樣片進行氧化推進。四、金屬電極的制作實驗室常用的蒸鍍（濺射）金屬膜的方法激光刻槽埋柵絲網印刷電鍍法（略）透明電極實驗室制備電極的方法正面電極用電子束蒸發(fā)金屬鈦電子束蒸發(fā)金屬鈀電子束蒸發(fā)金屬銀背面電極用電子束蒸發(fā)金屬鈦電子束蒸發(fā)金屬鋁四、金屬電極的制作(2)激光刻槽埋柵這種方法是在表面受到保護的輕摻雜基體上，用激光或者機械的方法刻劃出電極槽，經過清洗之后對電極槽區(qū)域進行重摻雜，最后將不同合金按照不同順序澆注到電極槽內形成電極。用這種方法優(yōu)點：a.電極

7、寬度很窄（２０～２５μｍ）；b.具有很低的表面覆蓋率，增加光照面積；c.具有高的縱深比，能夠更好地吸收載流子。（3）絲網印刷絲網印刷基本上從古老的絲網面料印刷發(fā)展而來——運用導電漿料像絲網面料印刷那樣印刷后燒結而成，是晶體硅太陽能電池的工業(yè)生產電池電極制作的常用方法。四、金屬電極的制作絲網印刷電池的特點沒有化學廢物需要處理速度快效率高，能進行大批量生產較大的電極寬度（現(xiàn)在大多數(shù)導線燒結后的尺寸是110-120μm寬，12-15μm高）具有高度自動化，極高的