5s管理在太阳能电池扩散工艺管理中的研究
摘 要煤炭、石油等矿物能源日益枯竭殆尽，新能源的开发迫在眉睫。太阳能以其绿色、丰富、长久等优势在众多新能源中脱颖而出。本课题研究的是5S现场管理在太阳能电池扩散工艺管理中的应用。根据5S管理的要求，并结合公司现役设备对生产操作流程进行优化改进或者另行设计新的操作流程。针对实际生产中经常出现的如扩散崩边，碎片率超标等问题，以制绒甩干后的硅片作为实验体，利用控制变量法和排除法，分别设计了几个实验。实验结果如下：扩散崩边率由原先的2.0%降至0.25%；碎片率由0.21%降至0.08%；扩散反片率由0.052%降至0.024%；单晶硅太阳能电池片平均转化效率由19.7%上升至21.2%；产品的一次通过率也由原先的96.4%提升至98.1%。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 5S现场管理法 1
1.2高效太阳能电池最新发展动态 1
第二章 扩散原理及工艺 2
2.1太阳能电池片生产工艺流程图 2
2.2扩散的基本原理 2
2.2.1扩散目的 2
2.2.2扩散地位 3
2.3扩散工艺 3
2.3.1扩散系统 3
2.3.2扩散过程 3
2.4扩散工艺常用仪器的操作方法 4
2.4.1扩散炉 4
2.4.2四探针测试仪 7
第三章 5S管理在扩散工艺的研究与应用 9
3.1 5S管理在扩散前的应用 9
3.1.1生产仪器的点检 9
3.1.2工艺卫生及安全操作 10
3.2 5S管理在扩散后的应用 10
3.2.1扩散段员工操作要求 11
3.2.2设备及厂务要求 18
3.2.3操作注意事项 18
3.3扩散异常及处理方法 19
3.3.1片内均匀，方块电阻整体偏大或偏小 19
3.3.2片内均匀，炉内方块电阻极差偏大 19
3.3.3片内不均匀，片内方块电阻极差偏大 20
3.3.4硅片少子寿命异常 20
3.3.5硅片表面外观异常 21
3.4其他注
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
意事项及要求 21
3.4.1源液位、源温度 21
3.4.2扩散炉饱和频次 22
3.4.3化学品规格要求 22
第四章 基于5S管理的质量改进方法 23
4.1M156扩散工艺参数控制标准 23
4.2扩散过检参数控制标准 24
4.3扩散崩边原因分析及改善措施 25
4.4扩散碎片超标原因分析及改善措施 26
4.5扩散反片原因分析及改善措施 27
结束语 29
致 谢 30
参考文献 31
附 录 32
附录A M156扩散工艺参数控制标准 32
附录B M156小饱和程序 33
附录C M156大饱和程序 33
附录D 扩散过检参数控制标准 34
附录E 消防设施点检记录表 35
附录F R2D导片机点检表 35
附录G 七星8472扩散炉点检表 36
第一章 绪论
1.1 5S现场管理法
5S现场管理法，现代企业管理模式，5S即整理（SEIRI）、整顿（SEITON）、清扫（SEISOU）、清洁（SEIKETSU）、素养（SHITSUKE），又被称为“五常法则”。
5S起源于日本，是指在生产现场中对人员、机器、材料、方法等生产要素进行有效的管理。随着世界经济的发展，5S已经成为工厂管理的一股新潮流。5S广泛应用于制造业、服务业等改善现场环境的质量和员工的思维方法，使企业能有效地迈向全面质量管理，主要是针对制造业在生产现场，对材料、设备、人员等生产要素开展相应活动[1]。
在太阳能电池扩散工艺中运用5S管理既可以创造令人舒适的工作场所，提高员工的归属感，提高企业形象，减少浪费，安全有保障，提高产品质量。还可以提高产品的一次通过率，增加产量，对太阳能电池转化效率的提高有着不可忽视的影响[2]。
1.2高效太阳能电池最新发展动态
据媒体报道，美国科学家通过与传统科学研究相反的新思路，用砷化镓制造出了最高转化效率达28.4%的薄膜太阳能电池。该太阳能电池效率提升的关键并非是让其吸收更多光子而是让其释放出更多光子，未来用砷化镓制造的太阳能电池有望突破能效转化记录的极限。过去由于成本原因，优质光电材料砷化镓没有像硅那样大规模应用，而随着技术进步，新出现的大规模制造工艺正逐渐为砷化镓产业化应用铺平道路，这对现有光伏产业是一个巨大冲击[3]。
第二章 扩散原理及工艺
2.1太阳能电池片生产工艺流程图
单晶硅太阳能电池片生产工艺流程如图21所示。
图21 单晶硅太阳能电池生产流程
2.2扩散的基本原理
2.2.1扩散目的
杂质原子从高浓度区向低浓度区做热运动，即通过高温磷扩散的方法，在P型硅片表面形成厚度约0.5um的磷掺杂层。从而形成PN结，在光伏效应的作用下，PN结将光能转化为电能[4]。
2.2.2扩散地位
PN结是太阳电池的心脏，好像电脑的“CPU”。PN结的质量直接决定着太阳电池效率的高低。所以扩散工艺决定了太阳能电池的转化效率，因此可以说扩散工艺是太阳能电池制备工艺的核心与灵魂。
2.3扩散工艺
2.3.1扩散系统
根据扩散源的相态的不同分类如下：
1.固态源扩散：一般为杂质的氧化物或其它化合物。
2.液态源扩散：一般为杂质的化合物，通过携带气体将源蒸汽带入扩散炉内，并与硅反应得到杂质原子。液态源在相同温度下通入的携带气体有相同的蒸汽浓度。
3.气态源扩散：一般为杂质的氢化物或卤化物[5]。
2.3.2扩散过程
扩散工艺包括两个过程：首先是硅片表面含磷薄膜层的沉积，然后是在含磷薄膜中的磷在高温条件下往P型硅里的扩散。在高温扩散炉里，汽相的POCL3分解产生P2O5沉积在硅片表面，P2O5与硅反应生成SiO2和磷原子，并在硅片表面形成一层磷硅玻璃（PSG），然后磷原子再向硅中进行扩散。
扩散原理：
POCl3在高温下（>600℃）分解生成五氯化磷（PCl5）和五氧化二磷（P2O5），其反应式如下：
式（21）
生成的P2O5在扩散温度下与硅反应，生成二氧化硅（SiO2）和磷原子，其反应式如下：
目 录
第一章 绪论 1
1.1 5S现场管理法 1
1.2高效太阳能电池最新发展动态 1
第二章 扩散原理及工艺 2
2.1太阳能电池片生产工艺流程图 2
2.2扩散的基本原理 2
2.2.1扩散目的 2
2.2.2扩散地位 3
2.3扩散工艺 3
2.3.1扩散系统 3
2.3.2扩散过程 3
2.4扩散工艺常用仪器的操作方法 4
2.4.1扩散炉 4
2.4.2四探针测试仪 7
第三章 5S管理在扩散工艺的研究与应用 9
3.1 5S管理在扩散前的应用 9
3.1.1生产仪器的点检 9
3.1.2工艺卫生及安全操作 10
3.2 5S管理在扩散后的应用 10
3.2.1扩散段员工操作要求 11
3.2.2设备及厂务要求 18
3.2.3操作注意事项 18
3.3扩散异常及处理方法 19
3.3.1片内均匀，方块电阻整体偏大或偏小 19
3.3.2片内均匀，炉内方块电阻极差偏大 19
3.3.3片内不均匀，片内方块电阻极差偏大 20
3.3.4硅片少子寿命异常 20
3.3.5硅片表面外观异常 21
3.4其他注
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
意事项及要求 21
3.4.1源液位、源温度 21
3.4.2扩散炉饱和频次 22
3.4.3化学品规格要求 22
第四章 基于5S管理的质量改进方法 23
4.1M156扩散工艺参数控制标准 23
4.2扩散过检参数控制标准 24
4.3扩散崩边原因分析及改善措施 25
4.4扩散碎片超标原因分析及改善措施 26
4.5扩散反片原因分析及改善措施 27
结束语 29
致 谢 30
参考文献 31
附 录 32
附录A M156扩散工艺参数控制标准 32
附录B M156小饱和程序 33
附录C M156大饱和程序 33
附录D 扩散过检参数控制标准 34
附录E 消防设施点检记录表 35
附录F R2D导片机点检表 35
附录G 七星8472扩散炉点检表 36
第一章 绪论
1.1 5S现场管理法
5S现场管理法，现代企业管理模式，5S即整理（SEIRI）、整顿（SEITON）、清扫（SEISOU）、清洁（SEIKETSU）、素养（SHITSUKE），又被称为“五常法则”。
5S起源于日本，是指在生产现场中对人员、机器、材料、方法等生产要素进行有效的管理。随着世界经济的发展，5S已经成为工厂管理的一股新潮流。5S广泛应用于制造业、服务业等改善现场环境的质量和员工的思维方法，使企业能有效地迈向全面质量管理，主要是针对制造业在生产现场，对材料、设备、人员等生产要素开展相应活动[1]。
在太阳能电池扩散工艺中运用5S管理既可以创造令人舒适的工作场所，提高员工的归属感，提高企业形象，减少浪费，安全有保障，提高产品质量。还可以提高产品的一次通过率，增加产量，对太阳能电池转化效率的提高有着不可忽视的影响[2]。
1.2高效太阳能电池最新发展动态
据媒体报道，美国科学家通过与传统科学研究相反的新思路，用砷化镓制造出了最高转化效率达28.4%的薄膜太阳能电池。该太阳能电池效率提升的关键并非是让其吸收更多光子而是让其释放出更多光子，未来用砷化镓制造的太阳能电池有望突破能效转化记录的极限。过去由于成本原因，优质光电材料砷化镓没有像硅那样大规模应用，而随着技术进步，新出现的大规模制造工艺正逐渐为砷化镓产业化应用铺平道路，这对现有光伏产业是一个巨大冲击[3]。
第二章 扩散原理及工艺
2.1太阳能电池片生产工艺流程图
单晶硅太阳能电池片生产工艺流程如图21所示。
图21 单晶硅太阳能电池生产流程
2.2扩散的基本原理
2.2.1扩散目的
杂质原子从高浓度区向低浓度区做热运动，即通过高温磷扩散的方法，在P型硅片表面形成厚度约0.5um的磷掺杂层。从而形成PN结，在光伏效应的作用下，PN结将光能转化为电能[4]。
2.2.2扩散地位
PN结是太阳电池的心脏，好像电脑的“CPU”。PN结的质量直接决定着太阳电池效率的高低。所以扩散工艺决定了太阳能电池的转化效率，因此可以说扩散工艺是太阳能电池制备工艺的核心与灵魂。
2.3扩散工艺
2.3.1扩散系统
根据扩散源的相态的不同分类如下：
1.固态源扩散：一般为杂质的氧化物或其它化合物。
2.液态源扩散：一般为杂质的化合物，通过携带气体将源蒸汽带入扩散炉内，并与硅反应得到杂质原子。液态源在相同温度下通入的携带气体有相同的蒸汽浓度。
3.气态源扩散：一般为杂质的氢化物或卤化物[5]。
2.3.2扩散过程
扩散工艺包括两个过程：首先是硅片表面含磷薄膜层的沉积，然后是在含磷薄膜中的磷在高温条件下往P型硅里的扩散。在高温扩散炉里，汽相的POCL3分解产生P2O5沉积在硅片表面，P2O5与硅反应生成SiO2和磷原子，并在硅片表面形成一层磷硅玻璃（PSG），然后磷原子再向硅中进行扩散。
扩散原理：
POCl3在高温下（>600℃）分解生成五氯化磷（PCl5）和五氧化二磷（P2O5），其反应式如下：
式（21）
生成的P2O5在扩散温度下与硅反应，生成二氧化硅（SiO2）和磷原子，其反应式如下：
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/dzxx/dzkxyjs/1605.html
