【正文】 薄膜電池，下圖為 19992020年全球各種商品化太陽電池產(chǎn)量的比例。 (2) 大片、薄片、高效 ① 大片、薄片：目前電池主流產(chǎn)品為 156 156 220（ 200），少數(shù)工藝領(lǐng)先的企業(yè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了 180μm厚硅片的大規(guī)模生產(chǎn)， 210 210的超大硅片和160μm甚至更薄的硅片生產(chǎn)工藝也會同步開發(fā)。 圖 21 典型晶體硅 PN 結(jié)太陽電池示意圖 從圖中可以看出 它由在表面上形成的 PN結(jié)及正、背面引出電極構(gòu)成。 摻有施主雜質(zhì)的半導(dǎo)體常溫下導(dǎo)帶中的電子數(shù)比摻雜前增多，稱為 n型材料，摻有受主雜質(zhì)的稱為 p型材料，常見的太陽電池實(shí)質(zhì)上是個面積很大的 pn結(jié)二極管。如此便在 pn結(jié)附近形成與勢壘電場方向相反的光生電場。 圖 23 太陽能電池等效電路 由圖知光電池工作時共有三股電流：光生電流 Iph， 流過理想二極管的電河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文） 8 流即暗電流為 ID+Ish， ， 流過負(fù)載 R的電流 I，它們有如下?lián)Q算關(guān)系 I=IphIDIsh=IphI0（ eq（ V+IRs） /AkT1） IRs+V/Rsh （ 21） 式中 Iph： 光生電流， ID：二極管電流， I0：二極管反向飽和電流， A： 二極管因子 ， q： 電子子電荷， k：玻爾茲曼常數(shù)， T（ k）太陽電池 pn結(jié)溫度 ，Rs和 Rsh分別為太陽電池串、并聯(lián)電阻。而 I0決定于太陽電池的各種復(fù)合機(jī)制，所以通常 Voc的河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文） 9 大小可以用柬檢 測太陽電池的復(fù)合大小。 空穴對產(chǎn)生率條件下，短路電流密度為： Js = qG（ Ln+Lp） 式中 G為電子 空穴產(chǎn)生率， Ln、 Lp分別為電子和空穴擴(kuò)散長度。其大小與 Voc、 Isc、 FF息息相關(guān)。硅單晶是一種金剛石結(jié)構(gòu)的晶體 ，晶體結(jié)構(gòu)如下。加入含有 PO4 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文） 12 HPO42 、 CO3 HCO3等離子的化臺 物，是因?yàn)檫@些這些離子能起到降低反應(yīng)活化能的作用，使金字塔的大小更均勻 [15]。表面磷摻雜濃度約在 11020個／ cm3，結(jié)深 ～ 。當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)中，周邊 pn結(jié)的去除主要通過等離子刻蝕工藝完成。當(dāng)制備的鈍化膜折射率為 ，需沉積的 SiN： H薄膜厚度相應(yīng)要求為 70～ 75nm。 圖 212 印刷原理示意圖 絲網(wǎng)印刷基本原理是：利用絲網(wǎng)圖形部分網(wǎng)孔透漿料，非圖文部分網(wǎng)孔不透漿料的基 本原理進(jìn)行印刷?，F(xiàn)在絲網(wǎng)通常是尼龍制造，張力大約在 31177。印刷速度的設(shè)定與印刷圖形和印刷用漿料的粘度決定。組份決定了成膜后的電性能和機(jī)械性能。同時印刷對周圍環(huán)境要求較高，如清潔度，溫度，濕度等。銀玻璃料開始熔化， Ag顆粒開始聚合。 d）從最高溫區(qū)冷卻至室溫，從最高溫度冷卻到 577℃ 是，熔體中的 Si含量下降到共晶狀態(tài)下的 12%， Si在硅片上進(jìn)行外延生長，溶解在 Si、中的 Al外延生長形成 P+層，形成 BSF；當(dāng)從 577℃ 冷卻至室溫時，余下的共晶成分的熔體在 BSF附近固化，并且在表面形成氧化層 [22]。目前工業(yè)上主要采用鋁背場進(jìn)行表面鈍化 [23]。一些雜質(zhì)和缺陷的存在使禁帶中存在允許許能級，電子從導(dǎo)帶能級豫馳到缺陷能級然后豫馳到導(dǎo)帶，便完成了復(fù)合。 鋁吸雜，提高體壽命。 a) 制絨 制絨采用標(biāo)準(zhǔn)堿腐蝕單晶絨面工藝，出絨率在 95%以上。 表 31 印刷前硅片的重要參數(shù) 制絨減重 擴(kuò)散方阻 減反膜厚 制絨是否合格 K+P 是否合格 ～ 50177?，F(xiàn)背場印刷常使用兩種網(wǎng)版， 250目和 280目。 2．電性能參數(shù)的記錄和分析 實(shí)驗(yàn)結(jié)果采用德國 BERGER公司的 SCLoad三通道程控光伏電池片伏安曲線模擬測量儀進(jìn)行測 量 (processor controlled three— channel measuring and loadSimulation device for registration of IV curves of PV— solar celis according to DIN EN 60904～ 1： 1993， IEC 904— 1)。因?yàn)檫@些缺陷不僅會降低效率還會對后面的組裝過程帶來問題。由于燒結(jié)溫度的設(shè)定較復(fù)雜，不僅僅考慮鋁背場燒結(jié)的好壞，還要考慮正柵燒結(jié)情況和前面工序的 影響，所以燒結(jié)工藝是不經(jīng)常動的，下面的燒結(jié)工藝是工廠里經(jīng)過多次調(diào)配而得，所以只能選擇一個較好的漿料來與之對應(yīng)。兩組不同的漿料進(jìn)行 EL 圖觀察，下圖為兩組電池片中抽取的兩片電池的 EL 圖。所以這次試驗(yàn)儒興 6080 是一個較好的背場漿料。在論文付梓之際，謹(jǐn)向兩位恩師致以崇高的敬意和誠摯的謝意。 3. 綜合考慮，在試驗(yàn)中采用 250 網(wǎng)版和 儒興 6080 在現(xiàn)有的燒結(jié)工藝條件下能得到較好的鈍化作用和電池性能參數(shù)及電池外觀。鋁背場常見的缺陷有鋁包和鋁珠出現(xiàn)，原因： 一是在液體和氣體界面的表面張力過高引起，這可以通過添加 Pb或 Mg等添加 劑以犧牲太陽電池的其它性能為代價來減少 Al漿的表面張力，或者通過低溫．高溫?zé)Y(jié)辦法來解決，具體辦法是在 Al漿烘干后在 530℃ 下熱處理，然后再在鋁層以上印刷 AgPd，在 700℃ 以下熱處理 10分鐘，也可以在 N2中采用快冷阻止鋁珠形成。我們也可從以下兩方面得到驗(yàn)證。 167。至于短路電流 Isc 和 Rs，雖與鋁背場有關(guān) 但也與正柵燒結(jié)和印刷的好壞有較大的關(guān)系。在印刷過程中，當(dāng)其它參數(shù)一定時，漿料顆粒每次填充在網(wǎng)孔的數(shù)量變小了，所以透過網(wǎng)版的漿料就少了。 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文） 21 由于本實(shí)驗(yàn)的最終目的是探究鋁背場鈍化作用的。 c) 鍍減反射涂層 采用等離子體增強(qiáng)化 學(xué)氣相沉積氮化硅層工藝來形成表面減反射涂層，其厚 度在 80nm左右，鍍膜后硅片 lE面顏色呈現(xiàn)深藍(lán)色。 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文） 20 第三章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 167。 167。這種過程叫做復(fù)合 [24]。 實(shí)驗(yàn)背景和意義 隨著生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步，晶體硅太陽電池的厚度不斷減薄，從早期的 325μm 到 270μm，再到 240～ 220μm，而下一步的發(fā)展目標(biāo)是 180～ 150μm。遠(yuǎn)低于Ag—si共品點(diǎn)溫 835℃ ，這可能是由于反麻體系中含有多相成分 (Ag、 Si、 Pb、Bi等 )而使合金熔點(diǎn)降低。燒結(jié)爐低溫溫度一般在 400℃ 以內(nèi)，中溫溫度為 300～ 700℃ ，高溫溫度為700～ 900℃ 。漿 料的 一些特性有：粘度、可塑性、流動性、粘彈性、干燥性、觸變性。在印刷過程中起關(guān)鍵作用的是刮刀刃口 2～ 3mm 的區(qū)域，隨著印刷時間，刮刀的刃會變的河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文） 16 不鋒利，也會降低印刷精度，這時需要更換刮條。 ～A90176。由于回彈力的作用，使絲網(wǎng)與基片只呈移動式線接觸，而絲網(wǎng)其它部分與承印物為脫離狀態(tài)，保證了印刷尺寸精度和避免蹭臟承印物。 印刷燒結(jié)工藝 這一道 工序?qū)儆陔姵仄a(chǎn)的最后一道工序。 。 刻蝕與鍍膜 工藝 刻蝕的目的便是去除因擴(kuò)散而形成的邊緣 pn結(jié)。原理如下： POCl3液態(tài)源 通過氣體攜帶 POCl3分子進(jìn)入擴(kuò)散爐管，使之反應(yīng)生成磷沉淀在表層。 對于（ 100）的 p型直拉硅片，最常用的擇優(yōu)化學(xué)腐蝕劑是 NaOH或 KOH和乙醇的混合溶液，在 80～ 90℃ 左右的溫度下，進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。 制絨工藝 目的： 去除硅片表面的雜質(zhì)殘留，制做能夠減少表面太陽光反射的 陷光結(jié)構(gòu)。對于有合適效率的電池，該值應(yīng)在 ～ ，一般高的開路電壓可得到高的填充因子。 （ 3）太陽電池的減反射、陷光效果和前表面柵線的遮擋面積?？傻玫教栯姵氐挠行ё畲箅妷?，即開路電壓 Voc。 （ a）結(jié)構(gòu)圖 （ b）能帶圖 圖 22 硅太陽能電池的結(jié)構(gòu)和能帶圖 167。這樣，光能就以產(chǎn)生電子一空穴對的形式轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?pn結(jié)的正面有減反射膜和金屬負(fù)電極，背面有金屬正電極。另外，背場和絨面也將進(jìn)一步改進(jìn)。 2. 帶硅及片狀硅太陽電池可以節(jié)省硅材料的切 片損失，但由于其生長技術(shù)未取得突破 （生產(chǎn)率低、效率低、表面粗糙，需特殊工藝處理等） 因而其產(chǎn)量增長不大，到 2020年僅占全球總產(chǎn)量的 %。 167。到 2020年太陽能光伏發(fā)電成本將降低到可與常規(guī)能源競爭的程度。 1839年， 19歲的法國年輕科學(xué)家埃德蒙 .貝克勒（ A． E． Becqurel）在其父親的實(shí)驗(yàn)室電解槽中發(fā)現(xiàn)了光生伏特效應(yīng)， 1883年， Charles Fritts描述了第一個用硒制造的光生伏特電池，1941年， Ohl提出了硅 pn結(jié)光伏器件 [4]。而進(jìn)入新千年后，全球光伏組件的年均增長率更是高達(dá) 30%以上， 2020年全球的產(chǎn)量達(dá)到了 744兆瓦，光伏產(chǎn)業(yè)成為全球發(fā)展最快的新興行業(yè)之一。同時太陽光隨處都可以得，使用方便、安全；成本低廉，可以再生。 實(shí)驗(yàn)背景和意義 .............................. 18 第三章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 ............................... 20 167。 太陽能電池的分類與發(fā)展趨勢 ................... 3 第二章 晶體硅太陽能電池的生產(chǎn)工藝 ................... 6 167。近年來隨著人們對環(huán)境的重視，對新能源的需求變得越來大。 關(guān)鍵詞： 太陽能電池 ， 制造工藝 ， 鋁背場 ， 表面復(fù)合 ， 絲網(wǎng)印刷技術(shù)河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文） I Solar Sell Processing and Investagation of AlBSF Passivation Quality ABSTRACT With the development of society, human demand for energy to diversify. As the primary energy, mainly through the acquisition of coal oil,gas,and other fossil fuels. But these energy sources bee less and less. At the same time also cause environmental pollution. In recent years,as people focus on the demand for new energy sources have become increasingly large. Therefore, great attention by the PV industry. In just a few years, it has developed rapidly. China’s PV industry annual growth rate of about 30% of the development. As an emerging industry. Many people do not understand the production of solar cells. The highlight of this article. 1) A systematic introduction to manufacturing processes for solar cells. From the system down to the final printing process and test fired. Lay the foundation for future indepth study. 2) Comparative validation of the mercial version of two mon work(2) and draw on existing business with the best sintering conditions. The cells and production of reality to provide a reference. KEY WORDS: solar cell, processing, AlBSF, surface rebination, screenprinting technology 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文） II 目 錄 第一章 緒 論 ......................................... 1 167。 .2 擴(kuò)散工藝 ................................ 12 167。太陽不停地