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1、引 言太阳电池将太阳光能直接转换为电能的半导 体器件种类硅太阳电池1)Si太阳电池1)单晶硅片2)GaAs太阳电池2)多晶硅片3)染料敏化电池3)非晶硅薄膜4)Cu2S电池4)多晶硅薄膜第1页/共39页第一部分第一部分太阳电池制造结构与设计原理第2页/共39页 大气层对太阳辐射的影响大气质量太阳光线通过大气层的路程对到达地球表面的太阳辐射的影响AM0地球大气层外的太阳辐射AM1穿过1个大气层的太阳辐射（太阳入射角为0）AM1.5太阳入射角为48的太阳辐射 第3页/共39页 太阳辐射穿过大气层的情况AM0AM1.5第4页/共39页太阳电池的制造过程Scrnprt第5页/共39页太阳电池结构正电极
2、铝背场负电极主栅线负电极子栅线第6页/共39页 Junction第7页/共39页 太阳电池的工作过程 光生伏特效应Scell-吸收光子，产生电子空穴对-电子空穴对被内建电场分离，在PN结两端产生电势-将PN结用导线连接，形成电流-在太阳电池两端连接负载，实现了将光能向电能的 转换第8页/共39页太阳电池等效电路第9页/共39页串联电阻 硅材料体电阻 金属电极电阻金属与硅的接触电阻第10页/共39页并联电阻边缘漏电体内杂质和微观缺陷PN结局部短路由于杂质和缺陷在电池体内的随机分布，会造成太阳电池电性能的不均匀性第11页/共39页太阳电池电性能参数Isc,Voc,Eff,FFIsc：电池面积、光强
3、、温度Voc:光强、温度FF：串联电阻、并 联电阻第12页/共39页温度对太阳电池的影响电流温度系数：0.1%电压温度系数：-0.4%（-2.3mV/)曲线125曲线235 12第13页/共39页光强对太阳电池的影响 12曲线11个太阳曲线20.5个太阳第14页/共39页太阳电池的光谱响应ABSDEPTH 被收集的载流子数与入射光子数之比第15页/共39页太阳电池的设计结深电极设计（使电阻损耗和光学损耗最小）减反射膜的厚度和折射率第16页/共39页太阳电池性能和质量分析短路电流减反射膜、基区扩散长度、结的质量、损伤层开路电压边缘腐蚀不够、PN结不良填充因子方块电阻、欧姆接触第17页/共39页总
4、结1、太阳电池将光能直接转换为电能的半导体器件2、工作工程载流子的产生、漂移和经内建电场的分离3、电性能参数短路电流、开路电压、填充因子、转换效率、串联电阻、并联电阻第18页/共39页第二部分第二部分太阳电池制造制造过程、工艺及卫生第19页/共39页太阳电池制造过程（流程图）硅片装盒超声波清洗去除硅片损伤层和形成绒面*甩干磷扩散形成p-n结*等离子体边缘腐蚀腐蚀表面磷硅玻璃甩干PECVD 沉积SiN*印刷背面电极烘干印刷铝背场烘干印刷正面电极烧结*测试包装带有*的为关键工艺，需对结果进行测量，必须满足设计值。硅片装盒超声波清洗去除硅片损伤层和形成绒面*甩干磷扩散形成p-n结*等离子体边缘腐蚀腐
5、蚀表面磷硅玻璃甩干PECVD 沉积SiN*印刷背面电极烘干印刷铝背场烘干印刷正面电极烧结*测试包装硅片装盒超声波清洗去除硅片损伤层和形成绒面*甩干磷扩散形成p-n结*等离子体边缘腐蚀腐蚀表面磷硅玻璃甩干PECVD 沉积SiN*印刷背面电极烘干印刷铝背场烘干印刷正面电极烧结*测试包装第20页/共39页太阳电池制造过程（一）硅片装盒超声波清洗硅片腐蚀去除硅片损伤层（和形成绒面）硅片甩干第21页/共39页单晶制绒的原理：硅的各向异性腐蚀，在不同的晶向上的腐蚀速度不一致，在100面上的腐蚀速率与111面上的腐蚀速率R111的比值R100：R111在一定的弱碱溶液中可以达到500 反应方程式：Si+2N
6、aOH+H2O=Na2SiO3+2H2第22页/共39页单晶的各种形貌单晶原始形貌（500倍）单晶绒面（500倍）单晶绒面（SEM）单晶粗抛（500倍）第23页/共39页多晶的形貌多晶绒面（SEM）第24页/共39页太阳电池制造过程（二）磷扩散形成p-n结等离子体边缘腐蚀 腐蚀表面磷硅玻璃 硅片甩干 第25页/共39页磷扩散形成磷扩散形成p-n结结采用POCl3液态源开管扩散制结，制出的结均匀性好,方块电阻的不均匀度10%，少子寿命10s。扩散过程中所发生的化学反应为：4POCl3+3O2（过量）2P2O5+6Cl2（气）2P2O5+5Si 5SiO2+4P第26页/共39页PN结太阳电池的心
7、脏扩散的目的：形成PN结第27页/共39页扩散装置示意图第28页/共39页等离子体刻蚀原理等离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，在那里与被刻蚀材料进行反应，形成挥发性反应物而被去除。这种腐蚀方法也叫做干法腐蚀。第29页/共39页等离子体边缘腐蚀等离子体边缘腐蚀扩散过程中，在硅片的周边表面也形成扩散层，使电池短路，须去除。利用辉光放电中氟离子与硅发生化学反应，产生挥发性的产物SiF4，达到边缘腐蚀的目的，化学反应为：CF4+O2 F*+O*+COF*+COF2*+CO+其中，COF*寿命较长，COF*F*+COSi+4F*S
8、iF4（气）第30页/共39页等离子体刻蚀反应第31页/共39页腐蚀表面磷硅玻璃腐蚀表面磷硅玻璃用化学方法除去扩散层。SiO2与HF生成可溶于水的络合物SiF6，从而使硅片表面的磷硅玻璃（掺P2O5 的SiO2）溶解，化学反应为：SiO2+6HF=H2（SiF6）+2H2O第32页/共39页太阳电池制造过程（三）PECVD沉积SiN利用硅烷（SiH4）与氨气（NH3）在等离子体中反应。SiH4+NH3SiNH+3H22SiH4+N22SiNH+3H2第33页/共39页太阳电池制造过程（四）印刷背面电极烘干印刷铝背场烘干印刷正面电极烧结*第34页/共39页太阳电池制造过程（五）分类检测包装入库第35页/共39页电性能测试光强：1000W/m2光谱分布：AM1.5电池温度：25第36页/共39页太阳电池性能和质量分析短路电流减反射膜、基区扩散长度、结的质量、损伤层开路电压边缘腐蚀不够、PN结不良填充因子方块电阻、欧姆接触第37页/共39页太阳电池制造过程（六）外观检验尺寸、重量符合设计要求，电池颜色均匀，无色差和污染温度冲击85-40范围内循环5次，电池不开裂，电极不脱落，减反膜不变色电极牢度将引线焊接在电池上，向一个方向加重，持续10秒，电极不脱落电性能按效率的高低将电池分档第38页/共39页感谢您的观看！第39页/共39页