论文部分内容阅读
摘 要：本文结合太阳电池制绒时的实际生产应用过程，研究了制绒时改变溢流的大小对片内均匀性和片间均匀性及反射率的影响。通过设备与工艺相结合的方法对制绒均匀性进行研究，制备出绒面更均匀、反射率更小、陷光效果更好，在达到减反射效果的同时，使电池片的色差情况有所改善，并且提高了电池片的转换效率。
关键词：多晶电池，溢流大小，制绒均匀性，转换效率
一、引言
光伏发电是太阳能利用的重要组成部分，它是一种清洁的、用之不竭的可再生绿色新能源，对于光伏产业，高效率和低成本永远是不变的追求。对于晶硅电池，其表面反射率是影响太阳电池光电转换效率的重要因素之一，太阳能电池表面织构化可以有效降低太阳电池的表面反射率，目前晶硅片制绒已是一项比较成熟的工艺。
本文结合太阳电池制绒时的实际生产应用过程，研究了制绒时改变溢流的大小对片内均匀性和片间均匀性及反射率的影响。
二、改变溢流大小的理论分析
在流速相同、温度一致的条件下，腐蚀速率和制绒均匀的决定因素：a）腐蚀液流至被腐蚀物表面的移动速率；b）腐蚀液与被腐蚀物表面产生化学反应的反应速率；c）生成物从被腐蚀物表面离开的速率。增大溢流能使速率更快，绒面更均匀。
增大溢流且方向与硅片传输的方向相反，使硅片进入刻蚀槽时，溶液能够迅速淹没硅片，如果溶液不能够迅速淹没硅片，溶液先流至的地方刻蚀较深，这样将会造成刻蚀不均勻。刻蚀过程中硅片表面会产生大量气泡，如果硅片表面附着有气泡，这些气泡会阻碍腐蚀液与硅片的接触，从而进一步影响反应的顺利进行；而气泡间隙之间的腐蚀液可与硅片充分接触，因而间隙处的反应继续进行，这样就会导致绒面的不均匀性。增大溢流能够使反应生成的气泡能快速脱离硅片表面，同时使腐蚀液浓度分布更加均匀，从而制备出效果更佳的绒面。
三、工艺测试与结构分析
在对设备没有任何改动的情况下，我们对五道的片内均匀性和片间均匀性进行测试（我们用的是centrotherm五道刻蚀机），其均匀性用反射率来表征，结果详见表1。
表1
由上表可以计算出片间偏差最大值为1.4436，片内偏差最大为7.25 。然后用电子显微镜对其微观结构进行观察（图1）：
图1
由图1可以看出腐蚀坑大小不均匀，致密性较差，并且局部有较大的腐蚀坑，说明局部过刻，会导致局部反射率过高，在后续的工艺段会出现PN结不平整，PECVD工艺段出现色差等情况，间接影响了效率。
笔者对刻蚀槽的挡板进行了调节，使溶液的溢流方向与硅片传输的方向相反，并且使溢流增大，然后进行测试，结果详见表2。
表2
由上表可以计算出片间偏差最大值为0.137，片内偏差最大为5.71 。
从表1和表2可以得出，增加溢流量后，片间偏差小了很多，片内偏差也小了，说明实验与设想的方向一致。片间偏差小了，在PECVD的色差情况就呈现出整体一致性。表2的平均片内偏差比表1的平均片内偏差小1.23，说明增大溢流后刻蚀更均匀。表2的平均片内偏差为4.61，可能是硅片本身缺陷所致，可以通过其他方式进行调节。
取其中一片用电子显微镜对其微观结构进行观察（图2）：
图2
从表中已经得知各轨的反射率和偏差差别有点大，为了观察微观结构的差别，取另外的一条轨上的硅片进行微观测试（图3）：
图3
由图2可以看出腐蚀坑大小比图3均匀，致密性也比图3好，虽然局部有稍微大点的腐蚀坑，说明局部过刻，但整体效果比图3要好的多。
四、结语
通过设备与工艺相结合的方法对制绒均匀性进行研究，制备出绒面更均匀、反射率更小、陷光效果更好；在达到减反射效果的同时，使电池片的色差情况有所改善，并且提高了电池片的转换效率。目前，从刻蚀量和反射率的测试数据来看，其波动性大大减小，PECVD的色差已经得到有效的控制，并且控制在很低的比列，产线效率也有明显的提升。
参考文献
1、于皓洁， 林立， 等 （2011） 多晶制绒工艺与设备的研究. 电子工业专用设备， 1， 27-30.
2、许欣翔 （2007） 多晶硅太阳电池表面织构化工艺的研究. 硕士学位论文， 中山大学， 广州， 13-14.
3、孙志刚 （2006） 多晶硅太阳电池新腐蚀液的研究及其应用. 博士学位论文， 上海交通大学， 上海.
4、肖文明， 檀柏梅， 等 （2009） 多晶SI太阳电池表面酸腐蚀制绒的研究. 显微、测量、微细加工技术与设备， 10， 627-631.
关键词：多晶电池，溢流大小，制绒均匀性，转换效率
一、引言
光伏发电是太阳能利用的重要组成部分，它是一种清洁的、用之不竭的可再生绿色新能源，对于光伏产业，高效率和低成本永远是不变的追求。对于晶硅电池，其表面反射率是影响太阳电池光电转换效率的重要因素之一，太阳能电池表面织构化可以有效降低太阳电池的表面反射率，目前晶硅片制绒已是一项比较成熟的工艺。
本文结合太阳电池制绒时的实际生产应用过程，研究了制绒时改变溢流的大小对片内均匀性和片间均匀性及反射率的影响。
二、改变溢流大小的理论分析
在流速相同、温度一致的条件下，腐蚀速率和制绒均匀的决定因素：a）腐蚀液流至被腐蚀物表面的移动速率；b）腐蚀液与被腐蚀物表面产生化学反应的反应速率；c）生成物从被腐蚀物表面离开的速率。增大溢流能使速率更快，绒面更均匀。
增大溢流且方向与硅片传输的方向相反，使硅片进入刻蚀槽时，溶液能够迅速淹没硅片，如果溶液不能够迅速淹没硅片，溶液先流至的地方刻蚀较深，这样将会造成刻蚀不均勻。刻蚀过程中硅片表面会产生大量气泡，如果硅片表面附着有气泡，这些气泡会阻碍腐蚀液与硅片的接触，从而进一步影响反应的顺利进行；而气泡间隙之间的腐蚀液可与硅片充分接触，因而间隙处的反应继续进行，这样就会导致绒面的不均匀性。增大溢流能够使反应生成的气泡能快速脱离硅片表面，同时使腐蚀液浓度分布更加均匀，从而制备出效果更佳的绒面。
三、工艺测试与结构分析
在对设备没有任何改动的情况下，我们对五道的片内均匀性和片间均匀性进行测试（我们用的是centrotherm五道刻蚀机），其均匀性用反射率来表征，结果详见表1。
表1
由上表可以计算出片间偏差最大值为1.4436，片内偏差最大为7.25 。然后用电子显微镜对其微观结构进行观察（图1）：
图1
由图1可以看出腐蚀坑大小不均匀，致密性较差，并且局部有较大的腐蚀坑，说明局部过刻，会导致局部反射率过高，在后续的工艺段会出现PN结不平整，PECVD工艺段出现色差等情况，间接影响了效率。
笔者对刻蚀槽的挡板进行了调节，使溶液的溢流方向与硅片传输的方向相反，并且使溢流增大，然后进行测试，结果详见表2。
表2
由上表可以计算出片间偏差最大值为0.137，片内偏差最大为5.71 。
从表1和表2可以得出，增加溢流量后，片间偏差小了很多，片内偏差也小了，说明实验与设想的方向一致。片间偏差小了，在PECVD的色差情况就呈现出整体一致性。表2的平均片内偏差比表1的平均片内偏差小1.23，说明增大溢流后刻蚀更均匀。表2的平均片内偏差为4.61，可能是硅片本身缺陷所致，可以通过其他方式进行调节。
取其中一片用电子显微镜对其微观结构进行观察（图2）：
图2
从表中已经得知各轨的反射率和偏差差别有点大，为了观察微观结构的差别，取另外的一条轨上的硅片进行微观测试（图3）：
图3
由图2可以看出腐蚀坑大小比图3均匀，致密性也比图3好，虽然局部有稍微大点的腐蚀坑，说明局部过刻，但整体效果比图3要好的多。
四、结语
通过设备与工艺相结合的方法对制绒均匀性进行研究，制备出绒面更均匀、反射率更小、陷光效果更好；在达到减反射效果的同时，使电池片的色差情况有所改善，并且提高了电池片的转换效率。目前，从刻蚀量和反射率的测试数据来看，其波动性大大减小，PECVD的色差已经得到有效的控制，并且控制在很低的比列，产线效率也有明显的提升。
参考文献
1、于皓洁， 林立， 等 （2011） 多晶制绒工艺与设备的研究. 电子工业专用设备， 1， 27-30.
2、许欣翔 （2007） 多晶硅太阳电池表面织构化工艺的研究. 硕士学位论文， 中山大学， 广州， 13-14.
3、孙志刚 （2006） 多晶硅太阳电池新腐蚀液的研究及其应用. 博士学位论文， 上海交通大学， 上海.
4、肖文明， 檀柏梅， 等 （2009） 多晶SI太阳电池表面酸腐蚀制绒的研究. 显微、测量、微细加工技术与设备， 10， 627-631.