【正文】 彎曲度 /mm 平均值 /mm 250 2 280 表 35 不同網(wǎng)版的增重數(shù)據(jù)表 網(wǎng)版目數(shù) 增重（ g） 平均增重（ g） 250 280 注：網(wǎng)距： 1650μm， 壓力： 95N 分析 ： 從以上的數(shù)據(jù)可以看出 280 網(wǎng)版 增重 可降低大約 ， 且 明顯的降低電池片的翹曲度，平均降低可為 ， 這是因為目數(shù)大了，也就意味這單位面積上的網(wǎng)孔數(shù)多了，孔徑變小了。 網(wǎng)版的選擇實驗 1）正柵網(wǎng)版的選擇 。5Ω/□；少數(shù)載流子壽命在 20～ 50微秒之間。然而，隨著工藝的不斷發(fā)展，更薄的太陽電池即將出現(xiàn)，這對鋁背場鈍化提出了更高的要求，進一 步研究鋁背場 鈍化 ，是高效太陽電池研究和生產(chǎn)中一個不可忽視的重要環(huán)節(jié)。俄歇復(fù)合是重摻雜材料和被加熱至高溫的材料最主要的復(fù)合形式 。它必須移回到一個空的價帶能級中，所以，當電子回到價帶的同時也有效地消除 了一個空穴。 燒結(jié)好的銀硅，鋁硅的 SEM圖如下 ： 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文） 18 （ a） AgSi截面 （ b） AlSi共融相圖 圖 216 鋁硅的 SEM 截面圖 167。實際在硅片上發(fā)生的反應(yīng)溫度遠低于燒結(jié)爐設(shè)定溫度，有學(xué)者研究 Ag與 Si的宴際晟佳反應(yīng)溫度為 605℃ 。 標準燒結(jié)工藝需要經(jīng)過低溫、中溫、高溫、冷卻四個階段 [21]。燒結(jié)后的厚膜導(dǎo)體是由金屬與粘結(jié)組份組成的。～ 75176。 圖 213 網(wǎng)版外觀和絲網(wǎng)微觀圖 刮刀： 刮刀材料一般為聚胺脂橡膠或氟化橡膠，硬度范圍為 邵氏 A60176。由于漿料的粘性作用而使印跡固著在一定范圍之內(nèi)，印刷過程中刮板始終與絲網(wǎng)印版和承印物呈線接觸，接觸線隨刮刀移動而移動，由于絲網(wǎng)與承印物之間保持一定的間隙，使得印刷時的 絲網(wǎng)通過自身的張力而產(chǎn)生對刮板的反作用力 。 167。 在刻蝕和鍍膜之間還需要進行一次清洗， 原因有兩方面： 片表面會形成磷硅玻璃 （ PSG） ， 它的存在會影響 硅片與電極間的電學(xué)接觸同時也是一層高復(fù)合區(qū)。 167。 擴散工藝 太陽能電池的核心是 pn結(jié)，此擴散的目的便是 利用擴散爐形成一定的磷源梯度場和溫度場，將磷原子擴散 到 p型硅片中， 使前表面變成 n型，使 之成為一個 pn結(jié) 。利用某些腐蝕液對不同晶面的擇優(yōu) 腐蝕，可以在 （ 100） 面上腐蝕出有 4個 （ 111） 面對正方錐來，這種正方錐就是絨面的基本結(jié)構(gòu)。 單晶太陽能電池的制造工藝 太陽能電池片的制造工藝在整個光伏產(chǎn)業(yè)鏈 中屬于中間環(huán)節(jié)，商業(yè)化的單晶硅電池品均效率可達到 %以上，其一般的工藝過程如下 1 ：去表面損傷層 2 ：表面織構(gòu)化 3 ：擴散前預(yù)清洗 4 ：擴散 5 ：去邊結(jié)6 ：去磷硅玻璃7 ：制減反膜8 ：制被電極9 ：烘干10 ：制被場11 ：烘干12 ：制前電極 13 ：燒結(jié) 14 ：檢測包裝 圖 26 單晶電池片制造工藝 注： 13稱制絨工藝； 4稱超凈工藝； 57稱 K+P工藝； 813稱印刷工藝 167。特性好的太陽能電池就是能獲得較大功率輸出的太陽能電池，也就是 Voc， Isc和 FF乘積較大的電池。 （ 2） 光照強度以及光譜分布。 1) 開路 電壓 Voc 當太陽電池外接開 路時 （ R=+∞） 。于是就形成了圖 22圖 所示的 n+pp+的結(jié)構(gòu)。在 n區(qū)，耗盡區(qū)和p區(qū)中同硅原子價電子碰撞，將能量傳給價帶的電子，使電子躍遷到導(dǎo)帶，而河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文） 7 在價帶留下一個空穴，產(chǎn)生了電子一空穴對。 其 工作原理是：能量大于半導(dǎo)體禁帶寬度的光子被半導(dǎo)體吸收后，可以產(chǎn)生光生載流子，當所產(chǎn)生的光生電子－空穴對由半導(dǎo)體 pn結(jié)所形成的內(nèi)建電場分開到兩極時，在電池的兩極分別堆積正負電荷，形成電池的端電壓，當接有外電路時便有電流產(chǎn)生。為此可能采用的特殊工藝包括：噴涂源鏈式擴散、選擇性發(fā)射極（即在電極印刷處提高擴散濃度，以保證電極的歐姆接觸，也可以通過選用含磷的銀漿實現(xiàn)）。 經(jīng)過數(shù)年的發(fā)展，晶體硅電池的生產(chǎn)工藝趨向穩(wěn)定，已經(jīng)成功占據(jù)光伏電池的絕對主導(dǎo)地位，在未來的 10～ 15年內(nèi) 仍將是 主流產(chǎn)品 [8]。在我國單晶硅高效電池效率達到 %；大面積（ 55cm2）刻槽埋柵電池效率達到 %，多晶硅電池效率達到 %；在多晶硅薄膜 電池方面，采用快速熱 CVD技術(shù)在非活性硅襯底上制備的多晶薄膜電池效率達 %。光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的年銷售額將從 2021年的 70億美元增加到 2021年的 300億美元。 太陽能電池發(fā)展歷史 和現(xiàn)狀 太陽電池的歷史可以追溯到 19世紀。 圖 11世界能源趨勢圖 在世界各國發(fā)起的大規(guī)模國家光伏發(fā)展計劃和太陽能 屋頂計劃的刺激和河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文） 2 推動下，世界光伏工業(yè)上世紀末最后 10年的平均增長率為 20%，從 1991年的55兆瓦增長到 2021年的 287兆瓦。與其他能源相比，太陽能不會產(chǎn)生有毒、有害氣體和廢渣，因而不污染環(huán)境。 .4 印刷燒結(jié)工藝 ............................ 14 167。 太陽能電池發(fā)展歷史和現(xiàn)狀 ..................... 2 167。河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文） I 太陽能電池片制造工藝 及 鋁背場 鈍化工藝的研究 摘 要 隨著社會的發(fā)展，人類對能源的需求變得多樣化，由于原始能源的獲取主要通過煤、石油、天然氣 等 石化能源，但是這些能源變得越來越少，同時還會造成環(huán)境的污染。 引言 ......................................... 1 167。 .3 刻蝕與鍍膜 工藝 .......................... 13 167。據(jù)計算，僅一秒鐘發(fā)出的能量就相當于 噸標準煤燃燒時所放出的熱量 [1]。根據(jù)歐洲 JRC的預(yù)測，到 2030年太陽能發(fā)電將在世界電力的供應(yīng)中顯現(xiàn)其重要作用，達到 10%以上，可再生能源在總能源結(jié)構(gòu)中占到 30%； 2050年太陽能發(fā)電將占總能耗的 20%，可再生能源占到 50%以上，到本世紀后期，太陽能發(fā)電將在世界電能結(jié)構(gòu)中占據(jù) 70%的位置，下圖是歐洲 JRC的預(yù)測 [2]。 圖 12 世界和中國各種能源儲備比較 167。最近的光伏發(fā)電行業(yè)調(diào)查表明，到 2021年，光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的年發(fā)展速度將保持在 30%以上。非晶硅薄膜電池通過雙結(jié)、三結(jié)迭層和 GeSi合金層技術(shù)，通過克服光衰減其實驗室穩(wěn)定效率已經(jīng)突破 15%、 CdTe電池效率達到 %、 CIS電池效率 %。占據(jù)著超過 90%以上的市場份額； 多晶硅太陽電池 一直是晶體硅太陽電 池的主流產(chǎn)品，但近年來單晶硅的份額有所回升， 這主要是由于中國廠商大量生產(chǎn)單晶硅太陽電池導(dǎo)致的。 ② 高效：目前商業(yè)化提高效率的主流思路可以概括為 “ 淺結(jié)、密柵 ” ，即大幅度提高擴散后的方塊電阻（從 40Ω 提升到 80～ 120）以減少死層，提高上表面鈍化工藝水平以獲得極高的短波響應(yīng)，同時，增加?xùn)艠O數(shù)量，降低由于方塊電阻提高引起的串聯(lián)電阻升高，維持 FF水平。 太陽電池是利用太陽光照射在半導(dǎo)體晶片 pn結(jié)上，產(chǎn)生光生伏特效應(yīng)，直接將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。被吸收的光，有一些轉(zhuǎn)換成熱能，另一些能量大于半導(dǎo)體禁帶寬度的光子，穿過減反射膜進入半導(dǎo)體中。由 于工藝的發(fā)展，通常在背面制作鋁背場 (BSF： Black surface field)，減少背表面的復(fù)合，同時由于重摻雜形成的高低結(jié)增加了光生載流子的收集， 提高 了太陽電池的電流電壓。 不論是 太陽 能電池還是一般的化學(xué)電池，其輸出特性一般都是用如下圖所示的電流 —電壓曲線來表示 圖 24 太陽能電池的負載特性曲線 由上圖 光電池的伏安特性曲線，可以得到描述太陽能電池的四個重要的輸出參數(shù)。通常在分析時利用短路電流密度概念 Jsc，即單位面積上流過的電流，單位為 A/cm2。 填充因子定義為： FF = VopIop/VocIsc = Pmax/ VocIsc 它表示了最大輸出功率點所對應(yīng)的矩形面積在 Voc和 Isc所組成的矩形面積中所占的百分比 （ 如 下 圖 25） 。 167。以 R為一個頂角的另一個面心立方晶胞 （ 未畫出 ） 與上述晶胞在對角線 BH上有 1/4的間隔，并以 R原子為中心，由 bce、 cde、 dae、決定的晶面也為 （ 111） 。 （ a）絨面微觀結(jié)構(gòu)圖 （ b）反射率降低原理圖 圖 28 絨面圖 167?，F(xiàn)在工業(yè)太陽能發(fā)展趨勢為：淺結(jié)、密柵，高方阻。當然過蝕和刻蝕不凈都會降低電池的效率，過蝕會使 pn結(jié)的有效面積減少，相應(yīng)的接受光照的面積便會減少；刻蝕不凈會使漏電增加，并聯(lián)電阻很小，同時電池使用時會使電池的溫度變得很高，如下圖 211。 鍍膜設(shè)備分管式和板式兩種，管式膜面致密，電池片效率比板式高出%，但與板式相比膜面均勻度差，生產(chǎn)周期長等缺點，商業(yè)化生產(chǎn)大多采用板式鍍膜。油墨在移動中被刮板從圖形部分的網(wǎng)孔中擠壓到基片上。 選擇絲網(wǎng)絲徑及目數(shù)時，要求網(wǎng)格的孔長為漿料粉體粒徑的（ ～ 5）倍；目數(shù)越低絲網(wǎng)越稀疏，網(wǎng)孔越大，漿料通過性就越好；網(wǎng)孔越小，漿料通過性越差。刮刀角度的設(shè)定也與漿料有關(guān)；漿料粘度值越高，流動性越差，需要刮刀對漿料的向下的壓力 越大，刮刀角度??；刮刀角度調(diào)節(jié)范圍為 45176。功能組份和粘結(jié)組份一般為粉末狀，在載體中進行充分攪拌和分散后形成膏狀的厚膜漿料。這是厚膜粉末系統(tǒng)在高溫下能燒結(jié)成密實結(jié)構(gòu)的原因。高溫驅(qū)動表面 H離予向硅片內(nèi)部擴散。一般增加燒結(jié)時間可以使合金層厚度從正常的 3～ 4um增加到 6～ 7um， Voc有 4～ 6mV的提高， Rs略有降低，效率提升約 %～ %。 復(fù)合機制 所有處在導(dǎo)帶中的電子都是亞穩(wěn)定狀態(tài)的，并最終會回到價帶中更低的能量狀態(tài)。 俄歇復(fù)合 在俄歇效應(yīng)中，電子與空穴復(fù)合時，將多余的能量傳給第二個電子而不是發(fā)光，然后第二個電子通過發(fā)射聲子豫馳回到它初始所在的能級，便完成了一次復(fù)合。 研究鋁背場的重要意義 鋁背場是晶體硅現(xiàn)代太陽電池普遍采用的，典型的背表面鈍化結(jié)構(gòu)，經(jīng)過多年的發(fā)展，鋁背場的生產(chǎn)工藝已經(jīng)趨向成熟、穩(wěn)定，對鋁背場的各項研究也日益深化，這些都決定了在今后相當一段時間內(nèi)鋁背場仍將被廣泛用于晶體硅太陽電池生產(chǎn)。 b) 擴散 選擇單面擴散工藝，擴散后方塊電阻為 50177。 167。 b）實驗步驟 方法如圖下： 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文） 22 圖 31 實驗方法示意圖 注： 次兩小組進行對比、收集電性參數(shù)及 Inline實時 數(shù)據(jù)和翹曲度，觀察外觀 c） 實驗結(jié)果的記錄和分析： 1． Inline實時 數(shù)據(jù) 的記錄和分析 收集及測量數(shù)據(jù)的儀器為：塞尺電子天平，塞尺的原理是通過不斷增加帶有厚度的標尺疊加起來來算出電池片的翹曲度。我們也可以從電池片的其它電性能參數(shù)，如下： 2） 其它電性能參數(shù)對比圖 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文） 24 圖 33 電池片的 Uoc、 Isc、 FF、 Rs整體對比圖 分析： 從開路電壓 Uoc和填充因子 FF來看 250網(wǎng)版要比 280要好， 鋁背場鈍化效果可以根據(jù)以下三個因素進行評定 [25]： （ 1）鋁背場的結(jié)深 （ 2）鋁背場的摻雜濃度 （ 3）鋁背場的均勻性 鋁背場的結(jié)深越深，摻雜濃度越大，表面越平整，其鈍化效果越好。 280 網(wǎng)版出現(xiàn)少量鋁包和輕微龜裂現(xiàn)象分析原因是，由于背場的漿料較少，并不能很均勻的全部潤濕電池背面，所以燒結(jié)后會出現(xiàn)輕微龜裂狀況，同時漿料少會造成漿料不能全部覆蓋線切割所留下的凹槽和少量制絨絨面，從而在漿料下留有氣體，造成燒結(jié)時膨脹，引起鋁包。 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文） 26 a） 電性能參數(shù)的記錄和分析 0 . 1 70 . 1 70 . 1 70 . 1 70 . 1 70 . 1 80 . 1 80 . 1 8Run Chart of NCell29 58 87 145 203 261 319 377S a m p leR u n C h a r t o f N C e l l 圖 35 整體 效率走勢圖 從上圖 效率走勢來看新?lián)Q網(wǎng)版后的前幾片 效率偏低，可能是換網(wǎng)版后檫試網(wǎng)版、增重不穩(wěn)定等因素造成，因此 為真實的反應(yīng)不同漿料對電性能的影響 可將這幾片去掉 。說明兩種漿料都能很好的適應(yīng)當前的燒結(jié)工藝。 2. 在選用 背場 漿料上 儒興 8252X， 儒 興 6080 在現(xiàn)有的燒結(jié)工藝下都能得到較好 的電性能參數(shù)，也就是說兩種漿料都能有較好的鈍