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1、本文由贡献文档可能在端浏览体验不佳。建议您优先选择，或下载源文件到本机查看。太阳能电池培训资料王松太阳能电池的基本原理太阳能电池主要依靠结的光生伏打效应来工作，而当型半导体和型半导体紧密结合连成一块时，型半导体中的空穴向型半导体的方向扩散运动，而型半导体的电子向型半导体的方向扩散运动，如下图所示：其中型半导体中的空穴和型半导体中的电子均称为多子，型半导体中的电子和型半导体中的空穴均称为少子，在扩散运动的同时在型半导体和型半导体的中央形成了一个由区指向区的电场称为内建电场，在内建电场的影响下将产生孔穴向右而电子向左的飘移运动，当漂移运动和扩散运动达到平衡的时候就形成了结太阳能电池的基本原理如右图
2、所示，当处于开路的情况下，当光生电流和正向电流相等的时候，结两端将建立起稳定的电势差（区为正，区为负），如果与外电路接通，只要光生电流不停止，就会有源源不断的电流通过电路，结起到了一个电源的作用这就是太阳能电池的工作原理。太阳能电池的基本性质光电转换效率评估太阳能电池好坏的重要因素。（）。目前：实验室，产业化。单体电池电压：由材料本身的掺杂程度来决定。填充因子：评估太阳能电池负载能力的重要因素。（）（）流，开路电压，最佳工作电流，最佳工作电压。标准光强与环境温度：地面光强，。温度对电池片性能的影响：功率会随着温度的升高而降低。例如：在标准状况下，光强，某电池片的输出功率为，如果电池片温度升高至
3、时，电池片的输出功率将小于。其中：短路电晶体硅太阳能电池生产的工艺流程电池的生产工艺流程制绒扩散去边结去电池片测试分选制作上下电极及烧结制做减反射膜硅片表面化学腐蚀处理硅片表面化学腐蚀处理制绒？目的：去除硅片表面的杂质残留，制做能够减少表面太阳光反射的陷光结构。目的原理：单晶：利用单晶硅的各向异性，采用化腐工艺在硅片上制作的绒面，以减少入射光反射、晶提高短路电流和转换效率。采用两步法制作绒面，先用高浓度碱液、较高温度下进行短时间“粗抛”，再在低浓度、低温度下进行长时间“细腐”。此法所制绒面，在晶相显微镜下观察，小金字塔排列规则、整齐、均匀，可使入射光的反射损失降低近。多晶：多晶：利用硝酸的强氧
4、化性和氢氟酸的络合性，对硅进行氧化和络合剥离，导致硅表面发生各向同性非均匀性腐蚀，从而形成类似“凹陷坑”状的绒面。硅片表面化学腐蚀处理（一次清洗）硅片表面化学腐蚀处理（一次清洗）绒面微观图电子扫描镜单晶电子扫描镜单晶电子扫描镜电子扫描镜多晶电子扫描镜多晶电子扫描镜制结（扩散）结扩散）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 5 页 - - - - - - - - - 目的：在型硅表面上渗透入很薄的一层磷，使前表面变成型，使目的：之成为一个结。扩散原理：扩散原理：在高
5、温下（）分解生成五氯化磷（）和五氧化二磷（），其反应式如下：？生成的在扩散温度下与硅反应，生成二氧化硅（）和磷原子，其反应式如下：由上面反应式可以看出，热分解时，如果没有外来的氧（）参与其分解是不充分的，生成的是不易分解的，并且对硅有腐蚀作用，破坏硅片的表面状态。但在有外来存在的情况下，会进一步分解成并放出氯气（）其反应式如下：过量？制结（扩散）结扩散）扩散原理：扩散原理：生成的又进一步与硅作用，生成和磷原子，由此可见，在磷扩散时，为了促使充分的分解和避免对硅片表面的腐蚀作用，必须在通氮气的同时通入一定流量的氧气。在有氧气的存在时，热分解的反应式为：分解产生的淀积在硅片表面，与硅反应生成和磷原
6、子，并在硅片表面形成一层磷硅玻璃，然后磷原子再向硅中进行扩散。液态源扩散方法具有生产效率较高，得到结均匀、平整和扩散层表面良好等优点，这对于制作具有大面积结的太阳电池是非常重要的。扩散装置示意图大载气小石英管制结（扩散）结扩散）扩散原理：扩散原理：硅氧化磷硅气体反应淀积除去杂质再分布去边结去边结刻蚀？目的：去除硅片边缘的型区域，将硅片内部的层和层隔离开，结的结构要求结的结构要求。目的去除硅片边缘的型区域，将硅片内部的层和层隔离开，以达到结的结构要求。去除硅片边缘的干法刻蚀（等离子刻蚀）：等离子体刻蚀是采用高频辉光放电反应，）：等离子体刻蚀是采用高频辉光放电反应原理：干法刻蚀（等离子刻蚀）：等离
7、子体刻蚀是采用高频辉光放电反应，使反应气体激活成活性粒子，如原子或游离基，这些活性粒子扩散到需刻蚀的部位，活性粒子，如原子或游离基，这些活性粒子扩散到需刻蚀的部位，在那里与被刻蚀材料进行反应，形成挥发性生成物而被去除。它的优势在于快速的刻蚀速率同时可获得良好的物理形貌。形成挥发性生成物而被去除。这是各向同性反应）（这是各向同性反应）母体分子在高能量的电子的碰撞作用下分解成多种中性基团或离子。母体分子在高能量的电子的碰撞作用下分解成多种中性基团或离子。以及它们的离子？，以及它们的离子这些活性粒子由于扩散或者在电场作用下到达表面，并在表面上发生化学反应。这些活性粒子由于扩散或者在电场作用下到达表面
8、，并在表面上发生化学反应。生产过程中，中掺入这样有利于提高和的刻蚀速率。生产过程中，中掺入，这样有利于提高和的刻蚀速率。湿法刻蚀（背腐蚀）：利用溶液，对硅片背表面和边缘进行高速腐蚀，湿法刻蚀（背腐蚀）：利用溶液，对硅片背表面和边缘进行高速腐蚀，以达到）：利用溶液去掉边缘层和消除背面绒面的作用。去掉边缘层和消除背面绒面的作用。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 5 页 - - - - - - - - - 去边结去边结刻蚀去清洗清洗目的：去除硅片表面的玻璃层（），
9、为加镀减反射膜做准备。目的原理：利用和硅片表面的玻璃层反应，并使之络合剥离，以达到清洗的目的。镀减反射膜（）镀减反射膜（）目的：在硅片前表面均匀的镀上一层高效的减反射膜，并对硅片进行钝化。目的在硅片前表面均匀的镀上一层高效的减反射膜，并对硅片进行钝化。在硅片前表面均匀的镀上一层高效的减反射膜借助微波使含有薄膜组成原子的气体电离，在局部形成等离子体，微波使含有薄膜组成原子的气体电离原理：借助微波使含有薄膜组成原子的气体电离，在局部形成等离子体，而等离子化学活性很强，很容易发生反应，在基片上沉积出所期望的薄膜。性很强，很容易发生反应，在基片上沉积出所期望的薄膜。基本特征：实现了薄膜沉积工艺的低温化
10、（）。基本特征实现了薄膜沉积工艺的低温化（）。实现了薄膜沉积工艺的低温化节省能源，节省能源，降低成本节省能源提高产能提高产能减少了高温导致的硅片中少子寿命衰减减少了高温导致的硅片中少子寿命衰减的优点：的优点：的优点优良的表面钝化效果高效的光学减反射性能（厚度和折射率匹配）高效的光学减反射性能（厚度和折射率匹配）低温工艺（有效降低成本）低温工艺（有效降低成本）含氢：可以对提供钝化含氢：可以对：可以对镀减反射膜（）镀减反射膜（）减反膜对硅片反射率的影响印刷和烧结？目的：在电池上下表面各印上电极图形，经烧结与硅片形成欧姆接触。目的原理：银浆，铝浆印刷过的硅片，通过烘干有机溶剂完全挥发，膜层收缩成为固
11、状物紧密粘原理附在硅片上，可视为金属电极材料层和硅片接触在一起。当硅片投入烧结炉共烧时，金属材料融入到硅里面，之后又几乎同时冷却形成再结晶层，也就是在金属和晶体接触界面上生长出一层外延层，如果外延层内杂质成份相互合适，这就获得了欧姆接触。？印刷工艺流程：印刷工艺流程：印刷背电极烘干印刷背电场烘干印刷正面栅线？烧结工艺流程：烧结工艺流程：印刷完硅片烘干升温降温共晶冷却印刷和烧结丝网印刷的特点：受丝网技术的限制，前表面的金属电极不能做的很窄，从而遮挡了光在硅受丝网技术的限制，前表面的金属电极不能做的很窄，受丝网技术的限制片内的有效吸收。取决于硅片的电阻率，片内的有效吸收。取决于硅片的电阻率，由丝网
12、印刷技术生产的晶体硅电池的开路电压在之间，短路电流密度在之间，以及填充因子在之间，短路电流密度在之间，以及填充因子在之间。对之间。之间之间于大面积的电池，电池表面面积被电池表面电极遮挡了。于大面积的电池，电池表面面积被电池表面电极遮挡了。面积被电池表面电极遮挡了？背极印刷：太阳电池是低电压高电流的发电器件因此减少太阳电池的串连电阻是非常重要太阳电池是低电压高电流的发电器件，太阳电池是低电压高电流的发电器件的。串连电阻由金属电极的电阻、金属半导体接触电阻、发射区薄层电阻和基区电阻等组成。串连电阻由金属电极的电阻、金属半导体接触电阻、发射区薄层电阻和基区电阻等组成。串联电阻是影响太阳电池填充因子和
13、短路电流进而影响光电转换效率的重要因素之一。金属串联电阻是影响太阳电池填充因子和短路电流进而影响光电转换效率的重要因素之一。电极半导体接触电阻是串联电阻的重要名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 5 页 - - - - - - - - - 组成部分之一。电极半导体接触电阻是串联电阻的重要组成部分之一。工业化生产的晶体硅太阳电池，通常采用丝网印刷烧结银导体作为上电极。采用丝网印刷烧结银导体作为上电极。这种情况下，电极与晶体硅之间的接触电阻与硅半导体的表面掺杂浓度、
14、表面状态及电极烧结温度、时间等条件有关。体的表面掺杂浓度、表面状态及电极烧结温度、时间等条件有关。如何准确地测量电极接触电阻是把握电极烧结工艺好坏的重要依据。电阻是把握电极烧结工艺好坏的重要依据。印刷和烧结背场印刷：电池铝背场也应用于丝网印刷太阳能电池制造技术。大约厚的铝浆通过丝网印电池铝背场也应用于丝网印刷太阳能电池制造技术。大约电池铝背场也应用于丝网印刷太阳能电池制造技术厚的铝浆通过丝网印刷方法沉积到电池的背面，在高温烧结过程中，铝和硅形成共晶合金，如果烧结温度高于刷方法沉积到电池的背面，在高温烧结过程中，铝和硅形成共晶合金，如果烧结温度高于，铝在硅内的掺杂浓度会高达而硅片衬底的掺杂浓度只
15、在左右，铝在硅内的掺杂浓度会高达，而硅片衬底的掺杂浓度只在左右，从而在而硅片衬底的掺杂浓度只在左右铝背场和衬底之间形成高低结，有效地阻止了少数载流子向电池的背面扩散，铝背场和衬底之间形成高低结，有效地阻止了少数载流子向电池的背面扩散，降低了电池背表低结面的复合速率。铝背场可将电池背面的复合速率降低到以下，面的复合速率。铝背场可将电池背面的复合速率降低到以下，此外，硅铝合金能对硅片以下此外，进行有效地吸杂。进行有效地吸杂。存在背场的情况下，背场附近的收集几率可以由原来的增加到增加到，几乎增加了倍。增存在背场的情况下，背场附近的收集几率可以由原来的增加到，几乎增加了倍加的收集几率将使得短路电流增加
16、，在背面复合较小的情况下，有背场引起的增加十分小，加的收集几率将使得短路电流增加，在背面复合较小的情况下，有背场引起的增加十分小，几乎可以不予考虑，而在背面复合比较大而且电池不太厚的情况下，乎可以不予考虑，而在背面复合比较大而且电池不太厚的情况下，这种增加可以达到原来电流的。少数载流子的寿命极低的情况下，背场的效果并不明显，这恰好和表面复合的情形相反，。少数载流子的寿命极低的情况下，背场的效果并不明显，这恰好和表面复合的情形相反，只有在少子有较高的寿命，背场的效果才比较突出。只有在少子有较高的寿命，背场的效果才比较突出。背场实际上是增强了少子的扩散漂移，使得背面复合等效地降低了，从而使电池性能
17、变好。背场实际上是增强了少子的扩散漂移，使得背面复合等效地降低了，从而使电池性能变好。单片测试和分选？目的：通过模拟太阳光太阳能电池进行参数测试和分析，将电池片按照一定的要求进行分类。目的原理：利用太阳能电池的光谱特性，温度特性，输出特性等，通过相关参数的测定和计算，来原理表达电池的电性能情况。？重要参数光照强度：光照强度：转换效率，功率，电池片面积（单晶为例）的关系：转换效率，功率，电池片面积（单晶为例单晶为例）的关系：功率光照强度面积转换效率功率光照强度面积转换效率光照强度短路电流（），开路电压（），开路电压），填充因子），功率的关系短路电流（），开路电压（），填充因子（），功率的关系：）
18、，填充因子（），功率的关系：功率功率最大工作电流（），最大工作电压（），功率的关系：），最大工作电压），功率的关系最大工作电流（），最大工作电压（），功率的关系：功率功率图报告人：图的理想曲线报告人：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 5 页 - - - - - - - - - 图的建立在不加偏压时，以白色光照射太阳能电池，测得在不同负载电阻下流过太阳能电池的电流和太阳能电池的输出电压，所得数据见表报告人：检测的实际曲线报告人：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 5 页 - - - - - - - - -