多晶硅片效率提升方向探讨-张振中

为世界提供一流的高效多晶硅片 荣德 多晶硅片效率提升方向探讨 张振中，常传波，席珍强 ，唐骏 2018.11 西安 PERC工艺下提效降光衰 内部品质 位错降低 晶粒提升 长晶改善 电阻率匹配 杂质降低 高纯材料应 用 表面性能 清洗改善 湿法黑硅 大尺寸硅片 客户定制化 铸造单晶 补短板，收分布，提升稳定性 降低电阻率有利于效率提升 万跃鹏 . 助力超跑技术的高效硅片 . 2018.3 王文静 . PERC电池的机遇与挑战 降低电阻率有利于效率提升 低电阻提升填充和开压 持续升级电阻率匹配产品 0.00 0.08 0.10 0.14 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 Normal Res Product3.1 Product3.2 Product3.3 Eff gain abs 0.39 0.14 0.06 0.24 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 NCELL FF Voc Isc Product3.1 compared to Normal Res 0.11 0.10 0.02 0 0.27 0.52 0.17 -0.41 -0.60 -0.40 -0.20 0.00 0.20 0.40 0.60 NCELL FF Voc Isc Product3.2 Product3.3 compared to Product3.1 Product3.2 Product3.3 掺杂浓度影响 光衰  同 一台多晶炉连续投产三个锭，电阻率相近，掺杂不同，选取相同位置的晶砖，发往两家 客户测试效率和 LID 0.04 -0.01 0.03 -0.02 -0.01 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 Ingot 1 Ingot 2 Ingot 3 Eff-Customer A 20.67 20.62 20.61 20.40 20.45 20.50 20.55 20.60 20.65 20.70 20.75 20.80 Ingot 1 Ingot 2 Ingot 3 Eff-Customer B 3.10 2.67 1.73 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 Ingot 1 Ingot 2 Ingot 3 Total Degradation-Customer A 1.17 1.05 0.85 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 Ingot 1 Ingot 2 Ingot 3 LeTID-Customer B 掺镓低阻效率提升 1.05 1.02 0.98 0.94 0.90 0.85 0.79 0.71 0.61 0.51 0.37 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 Resistivity of B-Ga doped ingot 20.81 20.62 20.4 20.5 20.6 20.7 20.8 20.9 B-Ga doped Normal low Res EFF of B-Ga super low Res 电阻率过低存在 Irev陡增的风险  注意到在 13V下低于 0.65Ωcm， 15V下低于 1Ωcm反向电流陡增  降低电阻率标准需要下游电池组件客户工艺的配合 高效多晶硅片从尾至头位错密度迅速增加 0.90 2.7 4.65 7.60 小晶粒高效多晶机理是随机晶界降低位错密度 中心晶砖 -尾 中心晶砖 -中 中心晶砖 -头 边缘晶砖 -尾 边缘晶砖 -中 边缘晶砖 -头 尾部晶界位错高， 低效 中部位错低， 高效 头部位错增值较高， 低效 晶 界 位 错 初 始 位 错 增 殖 位 错 增 殖 位 错 边 缘 晶 砖 红 区 \ 黑 边 边 缘 晶 砖 晶 粒 往 里 长 高纯坩埚引起的噪点 \位错 头尾红区 \杂质 效率提升 基础 精益求精，严抓细节 核心任务 降杂质，降位错。 影响小晶粒高效多晶硅片效率的主要因素 提升硅锭晶粒水平 更高级别晶 粒判定标准 喷涂工艺调 整 装料手 法优化 炉台针对性 配方调整 硅锭底部 100完美晶粒 热 场改造 工艺优化降低位错 检测项目 Imp Dis 改造前 26.7 26.0 改造后 25.1 23.2 改造前 边缘晶粒向内生长明 显，界面平整性和晶粒 垂直性较差 改造后 边缘晶粒向内生长得到 明显改善，界面平整性 和晶粒垂直性得到改善  边通过热场改造，边缘晶粒向内生长得到明显改善，界面更加平整， BTI检测晶砖位错密 度得到降低 高纯材料应用去除 PL检测尾部杂质  尾部红区与 常规四面高纯相比，五面高纯底部红区有明显下降，下降高度在 6-8mm  同样尾部截断条件下，四面高纯在 PL测试下，底部仍然能检测到金属层，五面高纯在 PL测试下，底部未检测到金属层  相同位置氧含量水平持平 4面高纯 5面高纯 6-8mm 降低金属杂质可以降光衰  电阻率匹配和高纯材料的使用在降低光衰上看到了叠加效果，但是在转换效率的提升上却 没有看到叠加效果  多晶 PERC光衰不仅是硼氧对机理在起作用，金属杂质也有较大影响；总硼浓度升高了未 必光衰一定会升高 0.04 0.08 0.06 高纯材料 电阻率匹配 电阻率匹配 高纯材料 PERC工艺转换效率提升 100 80 72 常规 电阻率匹配 电阻率匹配 高纯材料 PERC工艺光衰表现 改善硅片清洗工艺可以提升效率  我们尝试的改进措施 1.缩短脱胶 后水洗槽水的更换周期，以确保硅片上的硅片及时 冲洗 干净； 2.对各个厂家的冷却液进行性能监控，包括电导、 PH值及表面 张力；同时，积极尝试分散性更优的冷却液及低残留的消泡 剂； 3.调整清洗剂中碱浓度，以保证碱液与硅片表面得到充分反 应 ； 4.试用新的多组份清洗剂。 相对 于 砂浆片，金刚线切割有以下区别 1.金刚线切割硅片的损伤层较砂浆片更小，表面更光滑； 2.金刚线切割的锯缝更小，硅粉更细，更不易清洗去除，影响 硅片表面清洗质量； 3.金刚线切割使用的冷却液中可能含有亲水性差的消泡性，硅 片表面易残留有机物。 由于表面沾污造成黑硅制绒表面白斑 砂浆清洗工艺不适用于 金刚线切割硅片 0 0.025 0 0.00005 0.0001 0.00015 0.0002 0.00025 0.0003 清洗改善前效率 清洗改善后效率 清洗改善效率提升  目前荣德有 4条 MCCE湿法黑硅在运行，日产 14Wpcs/line, 客户端效率绝对值提升 0.4以 上，反射率可以窄幅控制； 11月底前运行单面黑硅制绒  客户端效率验证黑硅 PERC取得了 11＞ 2的效果 0.85 0.4 1.45 黑硅 PERC 11＞ 2 湿法黑硅 铸造单晶 New furnace structure New seeds layering High lifetime LID free Cast Mono N type Cast Mono  New concept seeding functional grain boundary 新概念籽晶铺法 功能晶界，位错控制  P type PERC 匹配 P型 PERC  N type N型铸造单晶 总结  降低多晶硅片电阻率，收窄电阻率分布有助于提升 PERC工艺下转换效率；合适 的电阻率匹配不仅可以提升转换效率，也可以降低 PERC工艺光衰  控制金属杂质，降低位错是提高转换效率的主要路径，控制金属杂质对降低 光 衰也有助益  金刚 线切割和砂浆线切割的清洗有很大不同，改善清洗可以提升效率  铸造单晶产品开发需要提速 2018 THANK YOU