【正文】 論文所研究的主要內容 ........................................6 第二章 太陽電池基礎及制作工藝 .....................................8 太陽電池的基本構造和工作原理 ..................................8 太陽電池的簡介 ................................................9 第三章 硅片的清洗與制絨 ..........................................12 ...................................................12 ............................................12 ........................................12 ....................................................13 第四章 單晶 多晶的制絨工藝 ........................................15 ........................................15 ................................................15 ..............................................17 ......................................................20 ................................................21 ..................................................24 結 論 .............................................................26 參考文獻 ..........................................................27 致 謝 .............................................................28 光伏材料加工與應用技術畢業(yè)論文 3 太陽電池生產制絨工藝 研究及技術改進 摘 要 為了提高太陽電池的轉換效率，降低表面的光反射，增加晶體硅對光的吸收效率。 Monocrystalline silicon。但總的說來，瑕不掩瑜，作為新能源，太陽能具有極大優(yōu)點，因此受到世界各國的重視。但由于它太貴，目前只能限于在衛(wèi)星上使用。據日本有關部門估計日本 2100 萬戶個人住宅中如果有 80％裝上太陽能發(fā)電設備，便可滿足全國總電力需要的 14％，如果工廠及辦公樓等單位用房也進行太陽能發(fā)電，則太陽能發(fā)電將占全國電力的 30％－ 40％。而且鋁箔底襯柔軟結實，可以像布帛一樣隨意折疊且經久耐用，掛在向陽處便可發(fā)電，非常方便。 本論文所研究的主要內容 本論文主要從實用、商品化太陽電池的生產與工藝研究出發(fā)， 對太陽電池生產制絨的研究及技術改進進行了全方位的描述。當向硅中摻入億分之一的硼，其電阻率就會降為原來的千分之一。該材料以空穴為多數載流子，稱為 P型半導體。 圖 22 太陽電池工作原理圖 太陽電池的簡介 光伏材料加工與應用技術畢業(yè)論文 10 圖 23 太陽電池制作工序 制作絨面：在太陽能電池中，其能量的損失有兩種類型，光學損失、電學損失，其中光學損失主要的以下幾種： 1硅表面上的反射損失，拋光后的硅片反射率在 30%發(fā)上； 2 上電極的遮光損失，作為上 電極的金屬柵線要遮蓋 5%15%的入射光； 3進入硅片能量大于禁帶寬度的光子在家電池背面的投身。但其特點是各向同性，存在側向腐蝕而產生底切現(xiàn)象，導致線寬失真等問題，所以目前不用。 電極燒結：太陽電池片目前采用只需一次燒結的共燒工藝原理，同時形成上下電極的歐姆接觸（歐姆接觸：金屬與半導體的接觸，接觸面的電阻值小于半導體電阻值）銀漿、銀鋁漿、鋁漿印刷過的硅片，經過烘干使有機溶劑完全揮發(fā)，膜厚收縮成為固狀物緊密黏附在硅片上，這時可以看到金屬電極材料層和硅片接觸在一起。 光伏材料加工與應用技術畢業(yè)論文 13 ：一般來說，超聲波在 30℃ 40℃時的空化效果最好。但對于精密的、表面光潔度甚高的物件，采用長時間的高功率密度清洗會對物件表面產生“空化”腐蝕。 圖 31 絨 面陷光示意圖 絨面陷光示意圖 光伏材料加工與應用技術畢業(yè)論文 15 第四章 單晶 、 多晶的制絨工藝 太陽電池的表面反射率是影響太陽電池光電轉換效率的重要 因素之一。 制制 絨絨 腐腐 蝕蝕 的的 原原 理理 硅腐蝕技術是硅微機械加工中最基礎、最關鍵的技術 ,它通常有兩種 :干法腐蝕和濕法腐蝕。硅和這種溶液反應的速度與晶向無關，是各向同性的，因此可以腐蝕出橢圓形的凹坑，入射光在凹坑中多次入射，從而起到陷光效果。電極電位低的是陽極，電極電位高的是陰極，陽極被腐蝕溶解。晶體的各向異性具 體表現(xiàn)在晶體不同方向上的 彈性膜量 、 硬度 、 熱膨脹系數 、 導熱性 、 電阻率 、 電位移矢量 、 電極化強 度 、 磁化率 和 折射率 等都是不同的。如果將 (100)作為電池的表面，經過腐蝕、在表面會出現(xiàn)以四個 (111)面形成的角錐體。因此，前者用于制絨工藝，后者用于拋光工藝。 時，液體潤濕固體表面良好， 90?? 。 在絨面腐蝕過程中，在硅片表面會有氣泡產生，氣泡擴大到一定程度后，浮力大于表面附著力，氣泡便脫離硅片表面。在潤濕良好的表面上，一種腐蝕形成絨面的氣泡模型如圖 44 所示 . 如 圖 44 液體表面張力對腐蝕氣泡和角錐體尺寸的影響，表面張力（ a） （ b） 如圖 45 不同表面張力情 況下液體中的固體表面氣泡形式，（ a）液體表面張力?。?b）液體表面張力大 對于表面張力較小的情形 (a)，腐蝕產生的氣泡在角錐體成核的地方很容易從角錐體尖端逃逸，氣泡尺寸較小。 光伏材料加工與應用技術畢業(yè)論文 20 圖 46 角錐體形成核到絨面形成的過程 陷陷 光光 原原 理理 陷光原理就是指使入射光進行二次或者多次反射，從而減少反射率。我們稱絨面形成初期的這種變化為金字塔“成核”。所以，我們在優(yōu)化單晶硅片制絨工藝時，應該既考慮降低反射率，也要兼顧太陽電池的最終性能和外觀等各方面的因素。當乙丙醇的含量達到 30 vol%，金字塔的覆蓋率再次降低，反射率升高，只是此種條件 光伏材料加工與應用技術畢業(yè)論文 23 下的反應速度緩慢，硅片只減薄了 10 微米。 的含量對絨面的影響 圖 412 NaOH 不同濃度下的絨面 從絨面的 表面可以看出，經過相同時間的生長， NaOH 的濃度越高，金字塔的體積越大。這種產物常稱為水玻璃。氣泡從反應界面的釋放也變得緩慢，雖然可以用異丙醇消泡，但是硅的腐蝕速率己大受影響，絨面覆蓋率大大降低。 二 . 顆粒沾污：運用物理的方法可采機械擦洗或超聲波清洗技術來去除粒徑≥ m 顆粒，利用兆聲波可去除≥ μ m 顆粒。 圖 413 金屬雜質對電池性能的影響 結 論 光伏材料加工與應用技術畢業(yè)論文 26 單晶制絨原理為硅的各向異性腐蝕。 本論文通過 對太陽電池生產制絨的研究及技術改進進行了全方位的描述。 [6] 著 [美 ]，趙毅強，姚素英，解曉東等譯 ． 半導體物理與器件（第三版） [M].北京：電子工業(yè)出版社， 20xx [7] 劉新福，杜占平，李為名．半導體測試技術原 理與應用 [M]．北京：冶金業(yè)出版社， 20xx 光伏材料加工與應用技術畢業(yè)論文 28