【正文】 標準測試溫。C。標準測試溫度規(guī)定為25176。（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。為了減少光譜失配誤差，模擬陽光的光譜應(yīng)盡量接近標準陽光光譜，或選用和被測量電池光譜響應(yīng)基本相同的標準太陽電池。使用模擬陽光，光譜取決于電光源的種類及濾光、反光系統(tǒng)。 單體太陽電池測試測量太陽電池的電性能歸結(jié)為測量它的伏安特性，由于伏安特性與測試條件有關(guān)，必須在統(tǒng)一的規(guī)定的標準測試條件下進行測量，或?qū)y量結(jié)果換算到標準測試條件，才能鑒定太陽電池電性能的好壞，標準測試條件包括標準太陽光（標準光譜和標準輻照度）和標準測試溫度，溫度可以人工控制。光譜響應(yīng)之所難于控制，一方面出于工藝上的原因，在眾多復雜因素的影響下，即使是同工藝、同結(jié)構(gòu)、同材料，甚至是同一批生產(chǎn)出來的太陽電池，并不能保證具有完全相同的光譜響應(yīng)，另一方面來自測試的困難，光譜響應(yīng)的測量要比伏安特性麻煩得多，也不易測量正確，不可能在測量伏安特性之前先把每片太陽電池的光譜響應(yīng)測量一下。(λ)的相對偏差：即 由上述容易看到，在兩種特殊情況下光譜失配誤差消失：一種情況是太陽模擬器的光譜和標準太陽光譜完全一致，另一種情況是被測太陽電池的光譜響應(yīng)和標準太陽電池的光譜響應(yīng)完全一致。輻照不穩(wěn)定度按下式計算輻照不穩(wěn)定度＝177。在測量組件時，應(yīng)使用不超過待測組件面積1/10的檢測電池來檢測。3．3太陽模擬器某些光學特性的檢測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的輻照度來說，當輻照度不隨時間改變時，輻照度不隨時間改變時，輻照不均勻度按下式計算:輻照不均勻度＝177。脈沖氙燈：脈沖式太陽模擬選用各種脈沖氙燈作為光源，這種光源的特點是能在短時間內(nèi)發(fā)出比一般光源強若干倍的強光，而且光譜特性比穩(wěn)態(tài)氙燈更接近于日光。從電路來考慮是它需要一套復雜而比較龐大的電源及起輝裝置。因此必須用濾光片濾除，現(xiàn)代的精密太陽模擬器幾乎都用氙燈作電源，主要原因是光譜比較接近日光。因此需經(jīng)常更換。因此目前簡易型太陽模擬器多數(shù)采用冷光燈。因此經(jīng)反射后紅外線大大減弱而其它光線卻成倍增加。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。但鹵光燈的色溫值在2300K左右，它的光譜和日光相差很遠，紅外線含量太多，紫外線含量太少。其缺點是由于測試工作在極短的時間內(nèi)進行，因此數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相當復雜，在大面積太陽電池組件測量時，目前一般都采用脈沖式太陽模擬器，用計算機進行數(shù)據(jù)采集和處理。因此比較適合于制造小面積太陽模擬器，脈沖式太陽模擬器在工件時并不連續(xù)發(fā)光，只在很短的時間內(nèi)（通常是毫秒量級以下）以脈沖形式發(fā)光。3．2．1穩(wěn)態(tài)太陽模擬器和脈沖式太陽模擬器穩(wěn)態(tài)太陽模擬器是在工作時輸出輻照度穩(wěn)定不變的太陽模擬器，它的優(yōu)點是能提供連續(xù)照射的標準太陽光，使測量工作能從容不迫的進行。天氣晴朗時，陽光輻照是非常穩(wěn)定的，僅隨高度角而緩慢的變化，當天空有浮云或嚴重的氣流影響時才會產(chǎn)生不穩(wěn)定現(xiàn)象，這種氣候條件不適宜于測量太陽電池，否則會得到不確定的結(jié)果。地面上的情況則不同，一部分太陽光直接從太陽照射下來，而另一部分則來自大氣層或周圍環(huán)境的散射，前者稱為直接輻射，后者稱為天空輻射。原因是這種情況在地面上比較有代表性。目前國內(nèi)外的標準都規(guī)定，在晴朗的氣候條件下，其光譜為標準地面太陽光譜。所以地面陽光的光譜隨時都在變化。在地面上，由于太陽光透過大氣層后被吸收掉一部分，這種吸收和大氣層的厚度及組成有關(guān)，因此是選擇性吸收，結(jié)果導致非常復雜的光譜分布。地面上比較常見的輻射照度是在600~900 w/m2范圍內(nèi)，除了輻照度數(shù)值范圍以外，太陽輻射的特點之一是其均勻性，這種均勻性保證了同一太陽電池方陣上各點的輻照度相同。對空間應(yīng)用，規(guī)定的標準輻照度為1367w/m2（另一種較早的標準規(guī)定為1353 w/m2），對地面應(yīng)用，規(guī)定的標準輻照度為1000 w/m2。指照射于一表面的光強度，它用勒克斯（lx）作為單位，當1lm光通量的光強射到1m2面積上時，該面積所受的光照度（簡稱照度）就是1lx。光通量的單位是流明（lm），它用來計量所發(fā)出的總光量，發(fā)光強度為1cd的點光源，向周圍空間均勻發(fā)出4p流明的光能量?？驳吕且还庠丛诮o定的方向上的光強度，該光源發(fā)出頻率為540180。：（1）發(fā)光強度。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 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)定的標準太陽光下進行才有參考意義。邊框為粘結(jié)劑構(gòu)成對組件邊緣的密封。（4）能適用自動化的組件封裝一般為鋼化玻璃、鋁合金、有機玻璃、TPF等。目前，低鐵鋼化玻璃為最為普遍的上蓋板材料主要有：室溫固化硅橡膠、氟化乙烯丙烯、聚乙烯醇縮丁醛、透明雙氧樹酯、聚醋酸乙烯等。 上蓋板覆蓋在太陽電池組件的正面，構(gòu)成組件的最外層，它既要透光率高，又要堅固，起到長期保護電池的作用。在組件中它是一項易被忽視但在實用中是決不能輕視的部件。 全膠密封太陽電池組件示意圖1－硅太陽電池；2－粘接劑；3－電極引線；4－下底板；5－互連條。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。目前還出現(xiàn)較新的雙面鋼化玻璃封裝組件。（5） 組合成本低。（3） 有足夠的機械強度，能經(jīng)受在運輸、安裝和使用過程中發(fā)生的沖突，振動及其它應(yīng)力。對太陽電池組件要求為：（1） 有一定的標稱工作電流輸出功率。表：制作減反射膜所用材料的折射系數(shù)材料折射系數(shù)MgF2～SiO2～Al2O3～SiO～Si3N4～TiO2～Ta2O5～ZnS～減反膜的制備方法:真空鍍 SiO 類金剛石膜濺射法 Ta2O5 IT膜 Nb2O5 SiO2 TiO2印刷法 TiO Ta2O5噴涂法 Ti(OC2H5)4 鈦酸乙酰PECVD沉積 Si3N4單體太陽電池不能直接作電池使用。商品化太陽電池中使用的一些減反射膜材料的折射率如下表。 減反射膜的硅表面反射的正常入射光的百分比與波長的關(guān)系減反射膜的厚度的選取使得波長在600nm處產(chǎn)生最小的反射。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=）。 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。從第二個界面返回到第一個界面的反射光與第一個界面的反射光相位差180176。光照射到平面的硅片上，其中一部分被反射，即使對絨面的硅表面，由于入射光產(chǎn)生多次反射而增加了吸收，但也有約11%的反射損失。用式（10）所算出的S值的一半作初試值即可得出一個穩(wěn)定的迭代結(jié)果。然后可按下式求出一個更接近最佳值的值S這個過程將很快收斂到相應(yīng)于最佳值的一個不變的值上。若把柵線寬度WF取作在特定工藝條件下的最小值，則對應(yīng)于這個最小的S值能夠用漸近法求出，對某個設(shè)定值S39。于是，最佳值由下面條件給出，即即： 實際上，不可能得到這個最佳值，在特定的條件下，要保持產(chǎn)品有較高的成品率，WF及S的最小值均受到工藝條件的限制。結(jié)果為當主線的電阻損耗等于其遮擋損失時，其尺寸最佳，這時，同時，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的主線（m=4）而不是等寬度的主線時（m=3），功率損失大約低13%。其歸一化形式為其中rs是電池表面擴散層的方塊電阻。對于硅電池來說，在一個太陽下工作時，接觸電阻損耗一般不是主要問題。S是柵線的線距。如果電極各部分是線性地逐漸變細的，則m值為4，如果寬度是均勻的，則m值為3。在某些情況下，這兩種電阻是相等的。圖中也表示出這個設(shè)計的對稱性。這種單電池的最大輸出功率可由ABJmpVmp得到，式中AB為單電池的面積，Jmp和Vmp分別為最大功率點的電流密度和電壓。 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的部分。當單體電池的尺寸增加時，這方面就變得愈加重要。目前，該工藝已走向成熟，使線條的寬度可降到50mm，高度達到10～20mm。掩膜由線切割機，光刻加工或激光加工的不銹鋼箔或鈹銅箔制成。電極及電極材料的選擇：對于制作的上下電極材料一般要滿足下列要求:（1） 能與硅形成牢固的接觸（2） 接觸電阻比較小，應(yīng)是一種歐姆接觸（3） 有優(yōu)良的導電性（4） 遮擋面積小，一般小于8%（5） 收集效率高（6） 可焊性強（7） 成本低廉（8） 污染比較小。制造電極的方法主要有真空蒸鍍、化學鍍鎳，鋁漿印刷燒結(jié)等。習慣上把制作在電池光照面上的電極稱為上電極。 硅合金過程示意圖 鋁硅相圖背結(jié)能否燒穿與下列因素有關(guān)，基體材料的電阻率，背面擴散層的摻雜濃度和厚度，背面蒸鍍或印刷鋁層的厚度，燒結(jié)的溫度，時間和氣氛等因素。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。實際上是一個對硅摻雜的過程。C）以上燒結(jié)合金（）。前兩種去除背結(jié)的方法，對于ｎ＋／ｎ和Ｐ＋／ｎ型電池都適用，蒸鋁或絲網(wǎng)印刷鋁漿燒結(jié)法僅適用于n+/p型太陽電池制作工藝。磨片法是用金鋼砂將背結(jié)磨去，也可以用壓縮空氣攜帶砂粒噴射到硅片背面除去。前結(jié)的掩蔽一般用涂黑膠的方法，黑膠是用真空封蠟或質(zhì)量較好的瀝青溶于甲苯，二甲苯或其它溶劑制成?；瘜W腐蝕是一種比較早使用方法，該方法可同時除去背結(jié)和周邊的擴散層，因此可省去腐蝕周邊的工序。目前，工業(yè)化生產(chǎn)用等離子干法腐蝕，在輝光放電條件下通過氟和氧交替對硅作用，去除含有擴散層的周邊。在硝酸、氫氟酸組成的腐蝕液中腐蝕３０秒鐘左右。周邊上存在任何微小的局部短路都會使電池并聯(lián)電阻下降，以至成為廢品。擴散過程中，在硅片的周邊表面也形成了擴散層。擴散硅片表面狀態(tài)好，ｐ—ｎ結(jié)面平整，均勻性，重復性較好，工藝成熟?？梢赃m用自動化，流水線生產(chǎn)。均勻性，重復性較好。擴散硅片中表面狀態(tài)欠佳，ｐ—ｎ結(jié)面不太平整，對于大面積硅片薄層電阻值相差較大。 擴散方法 比 較簡單涂布源擴散設(shè)備簡單，操作方便。擴散溫度為９５０～１００0176。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。（5）把石英舟拉至爐口降溫５分鐘，取出擴散好的硅片，硼液態(tài)源擴散時，其擴散裝置與三氯氧磷擴散裝置相同，但不通氧氣。通源時間10～15min。（2）取出經(jīng)過表面準備的硅片，裝入石英舟，推入恒溫區(qū)，在大流量氮氣（500～1000ml/min）保護下預(yù)熱5分鐘。先通入大流量的氮氣（500～1000ml/min），驅(qū)除管道內(nèi)氣體。： 三氯氧磷擴散裝置示意圖對于p型10Wcm硅片，三氯氧磷擴散過程舉例如下：（1）將擴散爐預(yù)先升溫至擴散溫度（850～900176。C擴散時間 15～60min則可使方塊電阻為10～40W/□。實例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。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。C擴散時間 10～15min氮氣流量 30～70ml/min雜質(zhì)源為特純P2O5在水或乙醇中的溶液表面方塊電阻20～40W/□二氧化硅乳膠實際上是一種有機硅氧烷的水解聚合物，能溶于乙醇等有機溶劑中，形成有一定粘度的溶液，它在100～400176。該方法成本低廉，適宜于小批量生產(chǎn)涂源擴散工藝的主要控制因素是擴散溫度，擴散時間和雜質(zhì)源濃度，最佳擴散條件常隨硅片的性質(zhì)和擴散設(shè)備而變化。因而形成pn或np結(jié)。簡單涂源擴散是用一、二滴五氧化二磷或三氧化二硼在水（或乙醇）中稀溶液，預(yù)先滴涂于p型或n型硅片表面作雜質(zhì)源與硅反應(yīng)，生成磷或硼硅玻璃。對擴散的要求是獲得適合于太陽電池p—n結(jié)需要的結(jié)深和擴散層方塊電阻，淺結(jié)死層小，電池短波響應(yīng)好，而淺結(jié)引起串聯(lián)電阻增加，只有提高柵電極的密度，才能有效提高電池的填充因子，這樣，增加了工藝難度，結(jié)深太深，死層比較明顯，如果擴散濃度太大，則引起重摻雜效應(yīng)，使電池開路電壓和短路電流均下降，實際電池制作中，考慮到各個因素，～，方塊電阻均20～70W/□，硅太陽電池所用的主要熱擴散方法有涂布源擴散，液態(tài)源擴散，固態(tài)源擴散等，下面分別對這幾種方法作簡單介紹。擴散是物質(zhì)分子或原子運動引起的一種自然現(xiàn)象，熱擴散制p—n結(jié)法為用加熱方法使V族雜質(zhì)摻入P型或Ⅲ族雜質(zhì)摻入n型硅。制結(jié)方法有熱擴散，離子注入，外延，激光及高頻電注入法等。C左右，為了獲得均勻的絨面，還應(yīng)在溶