【導讀】下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的。獲得及其它教育機構(gòu)的學位或?qū)W歷而使用過的材料。權(quán)保存畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務；目的前提下，學校可以公布論文的部分或全部內(nèi)容。個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻的個人。和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律后果由。涉密論文按學校規(guī)定處理。單等），文科類論文正文字數(shù)不少于萬字。符合國家技術(shù)標準規(guī)范。設備中也占有重要地位。電池可以直接把太陽能轉(zhuǎn)化為光能，實現(xiàn)了邁向綠色能源革命的開始。陽能硅單晶的利用將是普及到全世界范圍，市場需求量不言而喻。本次畢業(yè)設計是對單晶硅的生產(chǎn)工藝和單晶硅的應用領域及應用前景做相應的研究。出來的不同產(chǎn)品的應用做了具體的分析。

　　

【正文】 片的表面層，并且通過硅原子之間的空隙向硅片內(nèi)部滲透擴散，形成了 N 型半導體和 P 型半導體的交界面，也就是 PN 結(jié)。這種方法制出的 PN 結(jié)均勻性好 ,方塊電阻的不均勻性小于百分之十 ,少子壽命可大于 10ms。制造 PN 結(jié)是太陽電池生產(chǎn)最基本也是最關(guān)鍵的工序。 因為正是 PN 結(jié)的形成，才使電子和空穴在流動后不再回到原處，這樣就形成了電流，用導線將電流引出，就是直流電。 （ 4）去磷硅玻璃 該工藝用于太陽能電池片生產(chǎn)制造過程中，通過化學腐蝕法也即把硅片放在氫氟酸溶液中浸泡，使其產(chǎn)生化學反應生成可溶性的絡和物六氟硅酸，以去除擴散制結(jié)后在硅片表面形成的一層磷硅玻璃。在擴散過程中， POCl3與 O2反應生成 P2O5淀積在硅片表面。 P2O5與 Si 反應又生成 SiO2和磷原子，這樣就在硅片表面形成一層含有磷元素的 SiO2，稱之為 17 磷硅玻璃。去磷硅玻璃的設備一般由本體、清洗槽、伺服驅(qū)動系 統(tǒng)、機械臂、電氣控制系統(tǒng)和自動配酸系統(tǒng)等部分組成，主要動力源有氫氟酸、氮氣、壓縮空氣、純水，熱排風和廢水。氫氟酸能夠溶解二氧化硅是因為氫氟酸與二氧化硅反應生成易揮發(fā)的四氟化硅氣體。若氫氟酸過量，反應生成的四氟化硅會進一步與氫氟酸反應生成可溶性的絡和物六氟硅酸。 （ 5）等離子刻蝕 由于在擴散過程中，即使采用背靠背擴散，硅片的所有表面包括邊緣都將不可避免地擴散上磷。 PN結(jié)的正面所收集到的光生電子會沿著邊緣擴散有磷的區(qū)域流到 PN結(jié)的背面，而造成短路。因此，必須對太陽能電池周邊的摻雜硅進行刻蝕，以去除電池邊緣的 PN 結(jié)。通常采用等離子刻蝕技術(shù)完成這一工藝。等離子刻蝕是在低壓狀態(tài)下，反應氣體 CF4的母體分子在射頻功率的激發(fā)下，產(chǎn)生電離并形成等離子體。等離子體是由帶電的電子和離子組成，反應腔體中的氣體在電子的撞擊下，除了轉(zhuǎn)變成離子外，還能吸收能量并形成大量的活性基團?；钚苑磻鶊F由于擴散或者在電場作用下到達 SiO2表面，在那里與被刻蝕材料表面發(fā)生化學反應，并形成揮發(fā)性的反應生成物脫離被刻蝕物質(zhì)表面，被真空系統(tǒng)抽出腔體。 （ 6）鍍減反射膜 拋光硅表面的反射率為 35%,為了減少表面反射 ,提高電池的轉(zhuǎn)換效率 ,需要沉積一層氮化硅減 反射膜?，F(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)中常采用 PECVD 設備制備減反射膜。 PECVD 即等離子增強型化學氣相沉積。它的技術(shù)原理是利用低溫等離子體作能量源，樣品置于低氣壓下輝光放電的陰極上，利用輝光放電使樣品升溫到預定的溫度，然后通入適量的反應氣體 SiH4和NH3，氣體經(jīng)一系列化學反應和等離子體反應，在樣品表面形成固態(tài)薄膜即氮化硅薄膜。一般情況下，使用這種等離子增強型化學氣相沉積的方法沉積的薄膜厚度在 70nm 左右。這樣厚度的薄膜具有光學的功能性。利用薄膜干涉原理，可以使光的反射大為減少，電池的短路電流和輸出就有很大增加，效率也有 相當?shù)奶岣摺? （ 7）絲網(wǎng)印刷 太陽電池經(jīng)過制絨、擴散及 PECVD 等工序后，已經(jīng)制成 PN 結(jié)，可以在光照下產(chǎn)生電流，為了將產(chǎn)生的電流導出，需要在電池表面上制作正、負兩個電極。制造電極的方法很多，而絲網(wǎng)印刷是目前制作太陽電池電極最普遍的一種生產(chǎn)工藝。絲網(wǎng)印刷是采用壓印的方式將預定的圖形印刷在基板上，該設備由電池背面銀鋁漿印刷、電池背面鋁漿印刷和電池正面銀漿印刷三部分組成。其工作原理為：利用絲網(wǎng)圖形部分網(wǎng)孔透過漿料，用刮刀 18 在絲網(wǎng)的漿料部位施加一定壓力，同時朝絲網(wǎng)另一端移動。油墨在移動中被刮刀從圖形部分的網(wǎng)孔中擠壓到 基片上。由于漿料的粘性作用使印跡固著在一定范圍內(nèi)，印刷中刮板始終與絲網(wǎng)印版和基片呈線性接觸，接觸線隨刮刀移動而移動，從而完成印刷行程。 （ 8）快速燒結(jié) 經(jīng)過絲網(wǎng)印刷后的硅片，不能直接使用，需經(jīng)燒結(jié)爐快速燒結(jié)，將有機樹脂粘合劑燃燒掉，剩下幾乎純粹的、由于玻璃質(zhì)作用而密合在硅片上的銀電極。當銀電極和晶體硅在溫度達到共晶溫度時，晶體硅原子以一定的比例融入到熔融的銀電極材料中去，從而形成上下電極的歐姆接觸，提高電池片的開路電壓和填充因子兩個關(guān)鍵參數(shù)，使其具有電阻特性，以提高電池片的轉(zhuǎn)換效率。燒結(jié)爐分為預燒結(jié)、燒結(jié)、 降溫冷卻三個階段。預燒結(jié)階段目的是使?jié){料中的高分子粘合劑分解、燃燒掉，此階段溫度慢慢上升；燒結(jié)階段中燒結(jié)體內(nèi)完成各種物理化學反應，形成電阻膜結(jié)構(gòu)，使其真正具有電阻特性，該階段溫度達到峰值；降溫冷卻階段，玻璃冷卻硬化并凝固，使電阻膜結(jié)構(gòu)固定地粘附于基片上。 （ 9）外圍設備 在電池片生產(chǎn)過程中，還需要供電、動力、給水、排水、暖通、真空、特汽等外圍設施。消防和環(huán)保設備對于保證安全和持續(xù)發(fā)展也顯得尤為重要。一條年產(chǎn) 50MW 能力的太陽能電池片生產(chǎn)線，僅工藝和動力設備用電功率就在 1800KW 左右。工藝純水的用量在每小時 15 噸左右，水質(zhì)要求達到中國電子級水 GB/ 中 EW1 級技術(shù)標準。工藝冷卻水用量也在每小時 15 噸左右，水質(zhì)中微粒粒徑不宜大于 10 微米，供水溫度宜在1520℃ 。真空排氣量在 300M3/H 左右。同時，還需要大約氮氣儲罐 20 立方米，氧氣儲罐10 立方米?？紤]到特殊氣體如硅烷的安全因素，還需要單獨設置一個特氣間，以絕對保證生產(chǎn)安全。另外，硅烷燃燒塔、污水處理站等也是電池片生產(chǎn)的必備設施。 組件線又叫封裝線，封裝是太陽能電池生產(chǎn)中的關(guān)鍵步驟，沒有良好的封裝工藝，多好的電池也生產(chǎn)不出好的組件板。 電池的封裝不僅可以使電池的壽命得到保證，而且還增強了電池的抗擊強度。產(chǎn)品的高質(zhì)量和高壽命是贏得可客戶滿意的關(guān)鍵，所以組件板的封裝質(zhì)量非常重要。 太陽電池組裝工藝簡介 （ 1）電池測試 ：由于電池片制作條件的隨機性，生產(chǎn)出來的電池性能不盡相同，所以為了有效的將性能一致或相近的電池組合在一起，所以應根據(jù)其性能參數(shù)進行分類；電池測試即通過測試電池的輸出參數(shù)（電流和電壓）的大小對其進行分類。以提高電池的利用率，做出質(zhì)量合格的電池組件。 19 （ 2）正面焊接 ：是將匯流帶焊接到電池正面（負極）的主柵線上 ，匯流帶為鍍錫的銅帶，我們使用的焊接機可以將焊帶以多點的形式點焊在主柵線上。焊接用的熱源為一個紅外燈（利用紅外線的熱效應）。焊帶的長度約為電池邊長的 2 倍。多出的焊帶在背面焊接時與后面的電池片的背面電極相連 （ 3）背面串接 ：背面焊接是將 36 片電池串接在一起形成一個組件串，我們目前采用的工藝是手動的，電池的定位主要靠一個膜具板，上面有 36 個放置電池片的凹槽，槽的大小和電池的大小相對應，槽的位置已經(jīng)設計好，不同規(guī)格的組件使用不同的模板，操作者使用電烙鐵和焊錫絲將 ―前面電池 ‖的正面電極（負極）焊接到 ―后面電池 ‖的背面電極（正極）上，這樣依次將 36 片串接在一起并在組件串的正負極焊接出引線。 （ 4）層壓敷設 ：背面串接好且經(jīng)過檢驗合格后，將組件串、玻璃和切割好的 EVA 、玻璃纖維、背板按照一定的層次敷設好，準備層壓。玻璃事先涂一層試劑（ primer）以增加玻璃和 EVA 的粘接強度。敷設時保證電池串與玻璃等材料的相對位置，調(diào)整好電池間的距離，為層壓打好基礎。（敷設層次：由下向上：玻璃、 EVA、電池、 EVA、玻璃纖維、背板）。 （ 5）組件層壓 ：將敷設好的電池放入層壓機內(nèi)，通過抽真空將組件內(nèi)的空氣抽出，然后加熱使 EVA 熔化將電池、玻璃和背板粘接在一起；最后冷卻取出組件。層壓工藝是組件生產(chǎn)的關(guān)鍵一步，層壓溫度層壓時間根據(jù) EVA 的性質(zhì)決定。我們使用快速固化 EVA 時，層壓循環(huán)時間約為 25 分鐘。固化溫度為 150℃ 。 （ 6）修邊 ：層壓時 EVA 熔化后由于壓力而向外延伸固化形成毛邊，所以層壓完畢應將其切除。 （ 7）裝框： 類似與給玻璃裝一個鏡框；給玻璃組件裝鋁框，增加組件的強度，進一步的密封電池組件，延長電池的使用壽命。邊框和玻璃組件的縫隙用硅酮樹脂填充。各邊框間用角鍵連接。 （ 8）焊接接線盒 ：在組件背面引線處焊接一個 盒子，以利于電池與其他設備或電池間的連接。 （ 9） 高壓測試： 高壓測試是指在組件邊框和電極引線間施加一定的電壓，測試組件的耐壓性和絕緣強度，以保證組件在惡劣的自然條件（雷擊等）下不被損壞。 （ 10）組件測試 ：測試的目的是對電池的輸出功率進行標定，測試其輸出特性，確定組件的質(zhì)量等級。 20 致謝 又是一年四月，在寧夏理工學院的三年生活也快要結(jié)束了。畢業(yè)論文的設計工作也順利的完成了。在這里我誠摯的感謝我的老師和同學，他們的伴隨是我人生路上最大的幸福。 感謝我的指導老師晁靜老師對我的親切關(guān)懷和細心指導。在論文的 選題、參考文獻的選取以及內(nèi)容格式的設計方面，靜老師給了我很多的幫助。在論文的設計過程中，我遇到了好多難題，她總能在第一時間幫助我解決問題并給我提出了啟發(fā)性的建議。 感謝我的老師們在學習上對我的諄諄教誨和在生活上給我的鼓勵和幫助，是他們把知識一點一點傳授給我，他們對我的關(guān)懷和教育我會銘記在心里。能在寧夏理工學院接受他們的教育是我最大的榮幸。 感謝陪伴在我身邊的每一位同學和朋友。不管是在學習中還是生活中在我遇到困難時他們總是熱情的幫助。 感謝我的家人，是他們給予了我生命并竭盡全力給予了我接受教育的機會，是他們誠摯的愛和溫馨的鼓勵支持我完成了學業(yè)，養(yǎng)育之恩沒齒難忘。 畢業(yè)論文的是一次系統(tǒng)學習的過程，是對自己專業(yè)知識水平的一個檢驗。由于專業(yè)知識水平還不夠高和時間的倉促，論文中肯定會有一些欠缺和錯誤，還懇請老師多多批評指正。 21 參考文獻 [1] 陳義鏞 .功能高分子 .上海：上海科學技術(shù)出版社， 1988 [2] 徐支祥譯 .聚合物科學與工程學基本原理 .北京：科學出版社， 1988 [3] 朱永群 .高分子基礎 .杭州：浙江教育出版社， 1985 [4] 唐培堃 .精細有機合成化學及工藝學 (第二版 ).天津：天津大學出版社， 1993 [5] 高鴻賓 .有機化學簡明教程 .天津：天津大學出版社， 2020 [6] 唐培堃 .中間體化學及工藝學 .北京：化學工業(yè)出版社， 1984 [7] 張鑄勇 .精細有機合成反應 .上海：華東化工學院出版社， 1990 [8] 何九齡 .高等有機化學 .北京：化學工業(yè)出版社， 1987 [9] 姚蒙正等 .精細化工產(chǎn)品合成原理 .北京：中國石化出版社， 2020 [10] 陳敏元譯 .近代有機電化學的動向和未來 .198