单晶硅厂实习报告

单晶硅厂实习报告 Si单晶太阳能电池生产实习报告 一、实践目的 学习Si太阳能电池片的制造工艺原理，初步了解和掌 握太阳能电池的整个生产制造流程的工艺技术。学习每个 工艺的目的和作用，工艺原理、具体工艺参数。熟悉半导 体工艺设备半导体制造工艺技术以及工艺过程测试与分析 方法，并学以致用、理论联系实际，巩固和理解所学的理 论知识。另外，培养在实际生产过程中发现问题、分析问 题、解决问题和独立工作的能力，增强综合实践能力，建 立劳动观念、实践观念和创新意识，树立实事求是、严肃 认真的科学态度，提高综合素质。 二、实践安排 实践课程时间XX-7-14至7-21日 7月14-15日在图书馆上网查资料 7月16日对单晶硅表面制绒和腐蚀工艺 7月17日扩散制结 7月18日去磷硅玻璃 7月19日等离子刻蚀 7月20日镀减反射膜 7月21日丝网印刷，烘干，烧结，测试 实践课程地点晶体楼一楼 实践课程教学内容学习太阳能电池的整个生产流程 的工艺制造技术 三、实践过程和具体内容 1太阳能电池简介 随着化石能源的逐渐枯竭及伴随的环境恶化，人们迫 切需求对环境友好的可再生能源。太阳能是目前最具前景 的新型能源用之不竭，且太阳能的使用不会破坏地球生 态及环境；安全，无污染，利用成本低，且不受地理条件 限制。太阳能利用的形式多种多样，其中太阳能电池技术 可将太阳能直接转换为电能，被认为是最有效的利用太阳 能的方式。太阳电池发电具有很多优点，如安全可靠，无 噪声，无污染等，这些优点是常规发电和其他发电方式所 不及的。太阳能电池的分类有很多种，按用途分有航天用 电池和民用电池，按其结构可分为晶体电池、薄膜电池、 化学太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池等。 目前市场上的太阳能电池主要是硅基太阳能电池，其 中又以多晶硅太阳能电池为主流。然而，能够提供太阳能 电池用的高纯硅厂家主要在国外，包括美国、日本和德国, 且近年来多晶硅原料已经明显出现市场缺口，由此带来了 其价格的迅速攀升。多晶硅的市场价格由XX年的贸美元/ kg猛涨到XX年的4 00美元/kg, XX年略有回降。而目前太 阳能电池的发电成本为5-6元/lkw・h ,约为煤电成本的 10倍以上。况且项目投资高，能耗高，一般建1 OOOt的工 厂需要1 8个月的工期，投资达10亿元以上。另外，中国 的产品市场主要在国外。 2太阳能电池的工作原理 当用适当波长的光照射非 均匀半导体时，由于 内建场的作用， 半导体内部产生电动势；如将pn结短路，则会 出现电流。这种由 内建电场引起的光电效应，称 为光生伏特效应。太阳电池是 将光能转化为电能的半导体光 伏元件，利用的就是半导体的 光生伏特效应。 由于pn结势垒区内存在较强的内建电场，结两边的光 生少数载流子受该场的作用，各自向相反的方向运动P区 的电子穿过pn结进入n区；n区的空穴进去p区，使p端 电势升高，n端电势降低，于是pn结两端形成了光生电动 势，这就是pn结的光生伏特效应。由于光照产生的载流子 各自向相反的方向运动，从而在pn结内部形成自n区向p 区的光生电流IL。由于光照在pn结两端产生光生电动势， 相当于在pn结两端加正电压V,使势垒降低为qVD-q V,产 生正向电流IF。在pn结开路的情况下，光生电流和正向 电流相等时，pn结两端建立起稳定的电势差V oc,这就是 光电池的开路电压。如将pn结与外电路接通，只要光照不 停止，就会有源源不断的电流流过电路，pn结起了电源的 作用。这就是光电池的基本原理。描述光电池的特征参数 有4个，包括短路电流、开路电压、填充因子和转换效率。 图2。2光能到电能的转换有负载电阻的太阳电池，电 子和空穴的扩散所产生的电流，的能带图开路电压的建立 3太阳能电池的工艺实践 准备工作 这次实践课的第一堂课，老师就强调了实验安全方面 的事情，比如有机溶液的安全使用规范、酸和碱的安全使 用、气体的使用安全。半导体制造过程中，必须穿带防静 电服和帽子，经过超净处理后才能进入实验室。在这次实 践课中我们所用到一些酸性溶液比如HF酸以及异丙醇，都 具有较强的腐蚀性。处理HF酸溶液时要穿防护服，双手必 须戴上橡皮手套，防护镜，活性炭口罩。在使用完HF酸溶 液后使用后用水冲洗，让其废液留到一个中和箱内，PH值 为中性时方可让废液流到管道里。使用有机溶液时候务必 要戴上口罩， 防止其挥发的气体伤害 到呼吸系统等。 太阳能电池制 造工艺流程如图2。 3所示，本次实践以 单晶硅太阳电池为 主，在老师的指导 下，对每一步工艺的 目的与作用、工艺原 理、具体工艺过程及 参数进行了实践。硅片检测 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。该工序主要用来对硅片的一些技术参数进行在 线测量，这些参数主要包括硅片表面不平整度、少子寿命、 电阻率、P/N型和微裂纹等。该组设备分自动上下料、硅片 传输、系统整合部分和四个检测模块。其中，光伏硅片检 测仪对硅片表面不平整度进行检测，同时检测硅片的尺寸 和对角线等外观参数；微裂纹检测模块用来检测硅片的内 部微裂纹；另外还有两个检测模组，其中一个在线测试模 组主要测试硅片体电阻率和硅片类型，另一个模块用于检 测硅片的少子寿命。在进行少子寿命和电阻率检测之前， 需要先对硅片的对角线、微裂纹进行检测，并自动剔除破 损硅片。硅片检测设备能够自动装片和卸片，并且能够将 不合格品放到固定位置，从而提高检测精度和效率。此次 工艺实践所用的硅片均为良品，由于工艺设备条件限制没 有进行精确的检测，只对其外观做初步的检测即可。 表面制绒 单晶硅绒面的制备是利用硅的各向异性腐蚀，在每平 方厘米硅表面形成几百万个四面方锥体也即金字塔结构。 由于入射光在表面的多次反射和折射，增加了光的吸收， 提高了电池的短路电流和转换效率。硅的各向异性腐蚀液 通常用热的碱性溶液，可用的碱有氢氧化钠，氢氧化钾、 氢氧化锂和乙二胺等。大多使用廉价的浓度约为1的氢氧 化钠稀溶液来制备绒面硅，腐蚀温度为7 0-85Co为了获 得均匀的绒面，还应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。制备绒面前，硅片须先进行初步表面 腐蚀，用碱性或酸性腐蚀液蚀去约20-25 um ,在腐蚀绒 面后，进行一般的化学清洗。经过表面准备的硅片都不宜 在水中久存，以防沾污，应尽快扩散制结。制绒清洗的工 艺流程为插片水洗碱制绒水洗酸洗水洗甩干，其具体步骤 如下 a）插片 将要制绒的硅片依次插在花篮中 b）超声波清洗 在超声波清洗中，首先开启超声波泵，清洗池中加入 40LH20800gNa0H7 50mL 异丙醇，在 8 0C下清洗 lOmin。 c）水洗 在冷水与热水槽中交替清洗。 d）碱制绒 在碱制绒中，在反应池中加入20 LH20300gN a0H400gNa 2S1031000 mL 异丙醇，时间 30 min。 e）水洗 同上步水洗过程 f）酸洗 在制绒完后，要进行酸洗，想酸洗池中加入 20LH20