【正文】 不同，電子就強(qiáng)烈地要從n區(qū)向p區(qū)擴(kuò)散，空穴則要向相反方向擴(kuò)散，其結(jié)果在n型一邊出現(xiàn)正電荷，在p型一邊出現(xiàn)負(fù)電荷，這兩種電荷層在半導(dǎo)體內(nèi)部建立了一個(gè)內(nèi)建電場，這個(gè)電場反過來又在結(jié)處產(chǎn)生一個(gè)內(nèi)部電位降，阻擋了電子和空穴的進(jìn)一步擴(kuò)散，包含這兩種電荷層的空間稱為耗盡區(qū)或空間電荷區(qū)。由價(jià)帶電子得到光的能量躍遷到導(dǎo)帶的過程決定的光的吸收稱為本征或固有吸收。此時(shí)負(fù)載上有Pout=RI2m的功率消耗，它清楚地表明正在進(jìn)行著光電能量的轉(zhuǎn)換。一旦結(jié)處于正向偏置時(shí)，二極管電流Id=I0[exp(qV/nkT)1]朝著與光激發(fā)產(chǎn)生的載流子形成的光電流Iph相反的方向流動(dòng)，因而流入負(fù)載電阻的電流值為 ()在負(fù)載電阻上，一個(gè)電子失去一個(gè)qV的能量，即等于光子能量hν轉(zhuǎn)換成電能qV。=4800埃，則600埃163。 開路電壓與短路電流的關(guān)系為了描述電池的工作狀態(tài)，往往將電池及負(fù)載系統(tǒng)用一等效電路來模擬。作為人造衛(wèi)星和宇宙飛船的電源，太陽電池已獲得了廣泛的應(yīng)用。三、復(fù)合壽命希望載流子的復(fù)合壽命越長越好，這主要是因?yàn)檫@樣做ISC大。隨摻雜濃度增加有效摻雜濃度飽和，甚至?xí)陆的壳?，在Si太陽電池中，摻雜濃度大約為1016cm3，在直接帶隙材料制做的太陽電池中約為1017 cm3，為了減小串聯(lián)電阻，前擴(kuò)散區(qū)的摻雜濃度經(jīng)常高于1019 cm3，因此重?fù)诫s效應(yīng)在擴(kuò)散區(qū)是較為重要的。八、金屬柵和光反射在前表面上的金屬柵線不能透過陽光。轉(zhuǎn)換效率隨光強(qiáng)增大而增大，隨溫度降低也增大。質(zhì)量和價(jià)格是必須要重點(diǎn)考慮的因素。在不要求太陽電池有很高轉(zhuǎn)換效率的場合，位錯(cuò)密度和電子壽命不作嚴(yán)格要求。這些金字塔的側(cè)面是硅晶體結(jié)構(gòu)中相交的(111)面由于入射光在表面的多次反射和折射，增加了光的吸收，其反射率很低，故絨面電池也稱為黑電池或無反射電池。工業(yè)生產(chǎn)中，涂布源方法有噴涂，刷涂，絲網(wǎng)印刷，浸涂，旋轉(zhuǎn)涂布等。（3）調(diào)小流量，氮?dú)?0～100ml/min、氧氣流量30～90ml/min。液態(tài)源擴(kuò)散設(shè)備和操作比較復(fù)雜。磨片后背面形成一個(gè)粗糙的硅表面，因此適應(yīng)于化學(xué)鍍鎳制造的背電極。歐姆接觸一般分高復(fù)合接觸，低勢壘接觸，高摻雜接觸等，制作方法有:（1） 真空蒸鍍法 一般用光刻方法或用帶電極圖形掩膜的電極模具板。WF和WB是單電池柵線和主線的平均寬度。對于下電極的要求是盡可能布滿背面，對于絲網(wǎng)印刷，覆蓋面積將影響到填充因子。（2） 工作壽命長，要求組件能正常工作20～30年，因此要求組件所使用的材料，零部件及結(jié)構(gòu)，在使用壽命上互相一致，避免因一處損壞而使整個(gè)組件失效。一般要求其：（1）在可見光范圍內(nèi)具有高透光性（2）具有彈性（3）具有良好的電絕緣性能。實(shí)際上地面陽光和很多復(fù)雜因素有關(guān)，這一數(shù)值僅在特定的時(shí)間及理想的氣候和地理?xiàng)l件下才能獲得。缺點(diǎn)是為了獲得較大的輻照面積，它的光學(xué)系統(tǒng)，以及光源的供電系統(tǒng)非常龐大。氙燈模擬器的缺點(diǎn)從光學(xué)方面來考慮是它的光斑很不均勻，需要有一套復(fù)雜的光學(xué)積分裝置來使光斑均勻。標(biāo)準(zhǔn)太陽光可以人工模擬，或在自然條件下尋找。C。這兩種特殊情況都難以嚴(yán)格地實(shí)現(xiàn)，而二種情況相比之下，后一種情況更難實(shí)現(xiàn)，因?yàn)榇郎y太陽電池是多種多樣的，不可能每一片待測電池都配上和它光譜響應(yīng)完全一致的標(biāo)準(zhǔn)太陽電池。為了使它的色溫盡可能的提高些，和冷光罩配合的鹵鎢燈常設(shè)計(jì)成高色溫，可達(dá)3400K，但使它的壽命大大縮短，額定壽命僅50小時(shí)。二部分合起來稱為總輻射，在正常的大氣條件下，直接輻射占總輻射的75%以上，否則就是大氣條件不正常所致，例如由于云層反射或嚴(yán)重的大氣污染所致。（3）光強(qiáng)度。現(xiàn)對材料分述如下。除了有合適的折射率外，減反射膜材料還必須是透明的，減反射膜常沉積為非結(jié)晶的或無定形的薄層，以防止在晶界處的光散射問題?？捎?jì)算出相應(yīng)的各部分功率損失ρsf，ρcf，ρsf和ρst。根據(jù)這種對稱性電極可以分解成12個(gè)相同的單電池；(b)典型的單電池的重要尺寸rsmf和rsmb 分別為電極的柵線和主線的金屬層的薄層電阻。把制作在電池背面的電極稱為下極或背電極。腐蝕后背面平整光亮，適合于制作真空蒸鍍的電極。二氧化硅乳膠源涂布擴(kuò)散設(shè)備簡單，操作方便，擴(kuò)散硅片表面狀態(tài)良好，ｐ—ｎ結(jié)平整。C）。涂布源擴(kuò)散一般分簡單涂源擴(kuò)散和二氧化硅乳膠源涂布擴(kuò)散。C下不同濃度的NaOH溶液對（100）晶向硅片的腐蝕速度。太低的電阻率。習(xí)慣上把這種還原沉積出的高純硅棒叫作多晶硅。好的制造工藝及好的電池設(shè)計(jì)因載流子復(fù)合最小，也能使短路電流提高。注意，Sn較小時(shí)，在某個(gè)電池厚度出現(xiàn)η峰七、串聯(lián)電阻在任何一個(gè)實(shí)際的太陽電池中，都存在著串聯(lián)電阻，其來源可以是引線、金屬接觸柵或電池體電阻。一種稱為重?fù)诫s效應(yīng)的現(xiàn)象近年來已引起較多的關(guān)注，在高摻雜濃度下，由于能帶結(jié)構(gòu)變形及電子統(tǒng)計(jì)規(guī)律的變化，所有方程中的Nd和Na都應(yīng)以（Nd）eff和（Na）eff代替。C時(shí)的效率為20%，當(dāng)溫度升到120176。理想吸收材料的光譜響應(yīng)應(yīng)該是：當(dāng)光子能量hνEg時(shí)，SR＝0；hνEg時(shí)，SR＝1。在式（）中，設(shè)I=0（開路），Iph＝ISC，則 ()在可以忽略串聯(lián)、并聯(lián)電阻的影響時(shí)，ISC為與入射光強(qiáng)度成正比的值，在很弱的陽光下，ISCI0，因此 ()其中 ，在很強(qiáng)的陽光下，ISCI0， ()由此可見，在較弱陽光時(shí)，硅太陽電池的開路電壓隨光的強(qiáng)度作近似直線的變化。） ()一般在太陽光譜的峰值波長處，使得R變?yōu)樽钚?，以此來決定d1的值。在n型硅中，由于電子是多數(shù)載流子，流入的電子按介電馳豫時(shí)間的順序傳播，同時(shí)為滿足n型硅內(nèi)的載流子電中性條件，與流入的電子相同數(shù)目的電子從連接n型硅的電極流出。首先研究使太陽電池工作時(shí)，在外部觀測到的特性。正向時(shí)，在電壓較大的區(qū)域，電流密度與exp(qV/kT)成正比；反向時(shí)則趨近于J0。因此，電子和空穴的總電流密度Je和Jh的表達(dá)式為 ()遷移率和擴(kuò)散系數(shù)的關(guān)系由愛因斯坦關(guān)系式[De=(kT/q)me和Dh=(kT/q)mh]確定。p1時(shí)，U有其峰值。對Dn=Dp的輻射復(fù)合機(jī)構(gòu)而言，由式（）確定的特征壽命是 ()硅的B值約為2180。但是作為太陽電池必要的厚度，并不是僅僅由吸收系數(shù)來決定的，與少數(shù)載流子的壽命也有關(guān)系，當(dāng)半導(dǎo)體摻雜時(shí)，吸收系數(shù)將向高能量一側(cè)發(fā)生偏移。二、擴(kuò)散除了漂移運(yùn)動(dòng)以外，半導(dǎo)體中的載流子也可以由于擴(kuò)散而流動(dòng)。例如，n型半導(dǎo)體中設(shè)施主濃度為Nd，可給出： () 費(fèi)米能級(jí)與雜質(zhì)濃度的關(guān)系P型半導(dǎo)體中設(shè)受主濃度為Na，則可給出： ()如果知道了雜質(zhì)濃度就可以通過計(jì)算求得費(fèi)米能級(jí)。這種結(jié)合用很小的能量就可以破壞，而形成自由空穴，使半導(dǎo)體成為空穴過剩的P型半導(dǎo)體，可以接受電子的雜質(zhì)原子稱為受主雜質(zhì)。自由電子位于導(dǎo)帶中，因此束縛于V族原子的多余電子位于低于導(dǎo)帶底的能量為E39。另外，因?yàn)檫@個(gè)滿帶的電子處于各原子的最外層，是參與原子間結(jié)合的價(jià)電子，所以又把這個(gè)滿帶稱為價(jià)帶。金屬的電阻率不受光照影響，但是半導(dǎo)體的電阻率在適當(dāng)?shù)墓饩€照射下可以發(fā)生顯著的變化。金屬之所以容易導(dǎo)電，是因?yàn)樵诮饘袤w內(nèi)有大量能夠自由運(yùn)動(dòng)的電子，在電場的作用下，這些電子有規(guī)則地沿著電場的相反方向流動(dòng)，形成了電流。107Wm），而金屬的電阻率則很小（約108~106Wm），絕緣體的電阻率則很大（約ρ179。隨著溫度的升高，一些電子得到超過費(fèi)米能級(jí)的能量，考慮到泡利不相容原理的限制，任一給定能量E的一個(gè)所允許的電子能態(tài)的占有幾率可以根據(jù)統(tǒng)計(jì)規(guī)律計(jì)算，其結(jié)果是由下式給出的費(fèi)米－狄拉克分布函數(shù)f(E)，即現(xiàn)在就可用電子能帶結(jié)構(gòu)來描述金屬、絕緣體和半導(dǎo)體之間的差別。這個(gè)過程叫電子—空穴對的產(chǎn)生，把在室溫條件下能進(jìn)行這樣成對的產(chǎn)生并具有一定電導(dǎo)率的半導(dǎo)體叫本征半導(dǎo)體，它只能在極純的材料情況下得到的。n型半導(dǎo)體中，除存在從這些施主能級(jí)產(chǎn)生的電子外，還存在從價(jià)帶激發(fā)到導(dǎo)帶的電子。復(fù)合率正比于載流子濃度n與p的乘積，比例系數(shù)r表示復(fù)合幾率。然而，電離了的摻雜劑是有效的散射體，因?yàn)樗鼈儙в袃綦姾?。半?dǎo)體的光吸收由各種因素決定，這里僅考慮到在太陽電池上用到的電子能帶間的躍遷。占據(jù)比熱平衡時(shí)更高能態(tài)的電子有可能躍遷到空的低能態(tài)，其全部（或大部分）初末態(tài)間的能量差以光的方式發(fā)射。由于第二項(xiàng)的影響，高摻雜材料中俄歇復(fù)合尤其顯著。這些方程的解使我們能夠確定包括太陽電池在內(nèi)的大部分半導(dǎo)體器件的理想特性。對于電子也可做同樣的論述。此時(shí)，如果將外電路短路，則外電路中就有與入射光能量成正比的光電流流過，這個(gè)電流稱作短路電流，另一方面，若將PN結(jié)兩端開路，則由于電子和空穴分別流入N區(qū)和P區(qū)，使N區(qū)的費(fèi)米能級(jí)比P區(qū)的費(fèi)米能級(jí)高，在這兩個(gè)費(fèi)米能級(jí)之間就產(chǎn)生了電位差VOC。并假設(shè)除負(fù)載電阻R外，電路中無其它電阻成分。AM表示入射到地球大氣的太陽直射光所通過的路程長度，定義為 ()式中： b0——標(biāo)準(zhǔn)大氣壓b——測定時(shí)的大氣壓Z——太陽天頂距離一般情況下，b 187。）、Al2O3(n1187。在等效電路中，可將它們的總效果用一個(gè)串聯(lián)電阻RS來表示。一、 禁帶亮度VOC隨Eg的增大而增大，但另一方面，JSC隨Eg的增大而減小。在加工過程中，適當(dāng)而且經(jīng)常進(jìn)行工藝處理，可以使復(fù)合中心移走，因而延長壽命。一種稱為背表面場（BSF）電池設(shè)計(jì)為，在沉積金屬接觸之前，電池的背面先擴(kuò)散一層P＋附加層。使用減反射膜可降低反射率。相應(yīng)地，研制了生產(chǎn)滿足空間電池的標(biāo)準(zhǔn)電池工藝流程。人們研制、生產(chǎn)太陽電池級(jí)硅（ＳＯＧ——Ｓｉ）。如硫酸、王水、酸性和堿性過氧化氫溶液等。C左右，為了獲得均勻的絨面，還應(yīng)在溶液中添加醇類（如無水乙醇或異丙醇等）作為絡(luò)合劑，加快硅的腐蝕。二氧化硅乳膠可在硅酸乙酯中加水和無水乙醇經(jīng)過水解而成，也可將四氯化硅通入醋酸后加乙醇制得。片狀氮化硼可用高純氮化硼棒切割成和硅片大小一樣的薄片，也可用粉狀氮化硼沖壓成片。周邊上存在任何微小的局部短路都會(huì)使電池并聯(lián)電阻下降，以至成為廢品。實(shí)際上是一個(gè)對硅摻雜的過程。當(dāng)單體電池的尺寸增加時(shí)，這方面就變得愈加重要。其歸一化形式為其中rs是電池表面擴(kuò)散層的方塊電阻。 由四分之一波長減反射膜產(chǎn)生的干涉效應(yīng)在正常入射光束中從覆蓋了一層厚度為d1的透明層的材料表面反射的能量所占比例的表達(dá)式為其中rr2由下式得出：式中ni代表不用媒質(zhì)層的折射率。目前還出現(xiàn)較新的雙面鋼化玻璃封裝組件。平板式組件制造工藝流程如下：單體電池上電極焊互連條制備互連條單防電池分選組合焊接組合電池測試疊 層 層壓封裝 固 化 邊框封裝 電性能測試 組件檢驗(yàn) 組件包裝 玻璃清洗第三章 太陽電池測試太陽電池是將太陽能轉(zhuǎn)變成電能的半導(dǎo)體器件，從應(yīng)用和研究的角度來考慮，其光電轉(zhuǎn)換效率、輸出伏安特性曲線及參數(shù)是必須測量的，而這種測量必須在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)太陽光下進(jìn)行才有參考意義。所以地面陽光的光譜隨時(shí)都在變化。但鹵光燈的色溫值在2300K左右，它的光譜和日光相差很遠(yuǎn)，紅外線含量太多，紫外線含量太少。3．3太陽模擬器某些光學(xué)特性的檢測3．3．1輻照不均勻度的檢測輻照不均勻度是對測試平面上不同點(diǎn)的輻照度來說，當(dāng)輻照度不隨時(shí)間改變時(shí)，輻照度不隨時(shí)間改變時(shí)，輻照不均勻度按下式計(jì)算:輻照不均勻度＝177。（1）開路電壓Voc（2）短路電流Isc（3）最佳工作電壓Vm（4）最佳工作電流Im（5）最大輸出功率Pm（6）光電轉(zhuǎn)換效率h（7）填充因子FF（8）伏安特性曲線或伏安特性（9）短路電流溫度系數(shù)a，簡稱電流溫度系數(shù)（10）開路電壓溫度系數(shù)b， 簡稱電壓溫度系數(shù)（11）內(nèi)部串聯(lián)電阻Rs（12）內(nèi)部并聯(lián)電阻Rsb。標(biāo)準(zhǔn)測試溫度規(guī)定為25176。在測量組件時(shí)，應(yīng)使用不超過待測組件面積1/10的檢測電池來檢測。冷光燈：冷光燈是由鹵鎢燈和一種介質(zhì)膜反射鏡構(gòu)成的組合裝置。目前國內(nèi)外的標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定，在晴朗的氣候條件下，其光譜為標(biāo)準(zhǔn)地面太陽光譜。：（1）發(fā)光強(qiáng)度。1－玻璃蓋板；2－硅太陽電池；3－盒式下底板；4－粘接劑；5－襯底；6－固定絕緣膠；7－電極引線；8－互連條。對于在空氣中的硅電池（nsi=），減反射膜的最佳折射率是硅折射率的平方根（即nopt=）。結(jié)果為當(dāng)主線的電阻損耗等于其遮擋損失時(shí)，其尺寸最佳，這時(shí)，同時(shí)，這部分功率損失的最小值由下式得出：這表明使用逐漸變細(xì)的主線（m=4）而不是等寬度的主線時(shí)（m=3），功率損失大約低13%。 常見的上電極圖形，主線是直接將電流輸?shù)酵獠康妮^粗部分，柵線則是為了把電流收集起來傳遞到主線上去的較細(xì)的部分。在足夠的鋁量和合金溫度下，背面甚至能形成與前結(jié)方向相同的電場，稱為背面場，目前該工藝已被用于大批量的生產(chǎn)工藝。在硝酸、氫氟酸組成的腐蝕液中腐蝕３０秒鐘左右。擴(kuò)散溫度為９５０～１００0176。實(shí)例1Wcm P型硅片中，將摻雜五氧化二磷的這種源涂布，干燥溫度 200176。制結(jié)方法有熱擴(kuò)散，離子注入，外延，激光及高頻電注入法等。酸性腐蝕法硝酸和氫氟酸的混合液可以起到很好的腐蝕作用，其溶液配比為濃硝酸：氫氟酸=10：1到2：1。為了進(jìn)一步降低電池成本，人們還在研究單晶硅。到七十年代中期，由于石油危機(jī)，人們將注意力投到新能源上。對太陽光，采用多層涂層能得到更好的效果。在P/P+結(jié)處的電場妨礙電子朝背表面流動(dòng)存在一個(gè)電子勢壘，