【正文】 帶負(fù)電的 P區(qū)，電場的形成阻礙了自由電子和空穴的擴(kuò)散，從而形成一個穩(wěn)定的電場。該材料以空穴為多數(shù)載流子，稱為P型半導(dǎo)體。如果的在硅中摻入硼、鎵、鋁等 3價元素（又稱受主雜質(zhì)），它的價電子數(shù)目少于價軌道，是缺電子原子，在形成的共價鍵內(nèi)出現(xiàn)空穴，位于共價鍵內(nèi)的電子只需外界給很少能量，就會擺脫束縛過來填 充，形成新的空穴。該材料以電子為多數(shù)載流子，稱之為 N型半導(dǎo)體。 當(dāng)在硅中摻入磷、砷 、銻等 5價元素（又稱施主雜質(zhì)），它們的價電子多于價軌道，是多電子原子，在形成共價鍵之外，有多余的電子，位于共價鍵之外的電子受原子核的束縛力要比組成共價鍵的電子小得多，只要得到很少的能量，就能成為自己電子。當(dāng)向硅中摻入億分之一的硼，其電阻率就會降為原來的千分之一。高純硅是一種本征半導(dǎo)體，在常溫下只有為數(shù)極少的電子穴對參與導(dǎo)電，部分自由電子遇到空穴會迅速恢復(fù)合成共價鍵電子結(jié)構(gòu)，所以硅的本征電阻率比較大。 第二章 太陽電池基礎(chǔ)及其制作工藝 太陽電池的基本構(gòu)造 a. 太陽電池正面俯視圖 其中 : 1 太陽電池主柵線 2 太陽電池副柵線 3 太陽電池背電場 4 減反射膜 5 擴(kuò)散層 6 – 其區(qū)層 圖 2— 1 太陽電池的 基本結(jié)構(gòu)圖 太陽電池工作原理 太陽電池是利用半導(dǎo)體光生伏打效應(yīng)（ Photovoltaic Effect）的半導(dǎo)體器件。在三 、 四章主要從理論 、 圖片和實際出發(fā)，提出 了在太陽電池生產(chǎn)工藝中制絨工藝的重要性和其改進(jìn)方法。 本論文主要從實用、商品化太陽電池的生產(chǎn)與工藝研究出發(fā)，對太陽電池生產(chǎn)制絨的研究及技術(shù)改進(jìn)進(jìn)行了全方位的描述。三種光學(xué)性質(zhì)的損失中，硅表面的反射損失最多。提高太陽電池的轉(zhuǎn)換效率的方法，有在太陽電池中減少能量的損失。每個家庭將這種電池掛在向陽的屋頂、墻壁上，每年就可獲得一二千度的電力。而且鋁箔底襯柔軟結(jié)實，可以像布帛一樣隨意折疊且經(jīng)久耐用，掛在向陽處便可發(fā)電，非常方便。在大約 50 平方厘米的面積上便分布有 1， 700 個這樣的單元。降低費(fèi)用的關(guān)鍵在于太陽電池提高變換效率和降低成本。為了滿足一般家庭電力需要的 3 千瓦發(fā)電系統(tǒng) ,太陽能空調(diào)，需 600 萬至 700 萬日元，還未包括安裝的工錢。據(jù)日本有關(guān)部門估計日本 2100 萬戶個人住宅中如果有 80％裝上太陽能發(fā)電設(shè)備，便可滿足全國總電力需要的 14％，如果工廠及辦公樓等單位用房也進(jìn)行太陽能發(fā)電，則太陽能發(fā)電將占全國電力的 30％－ 40％。日本通 產(chǎn)省從 1994 年開始以個人住宅為對象，實行對購買太陽能發(fā)電設(shè)備的費(fèi)用補(bǔ)助三分之二的制度。現(xiàn)在美國、日本等發(fā)達(dá)國家都已制定了相應(yīng)法律，保證進(jìn)行太陽能發(fā)電的家庭利益，鼓勵家庭進(jìn)行太陽能發(fā)電。但可以分散地進(jìn)行，所以它適于各家各戶分激進(jìn)行發(fā)電，而且要聯(lián)接到供電網(wǎng)絡(luò)上，使得各個家庭在電力富裕時可將其賣給電力公司，不足時又可從電力公司買入。但由于它太貴，目前只能限于在衛(wèi)星上使用。據(jù)專家預(yù)測，本世紀(jì)末便可達(dá)到這一水平。非晶態(tài)硅太陽電池變換效率最低，但價格最便宜，今后最有希望用于一般發(fā)電的將是這種電池。目前，太陽電地主要有單晶硅、多晶硅、非晶態(tài)硅三種。但總的說來，瑕不掩瑜，作為新能源，太陽能具有極大優(yōu)點，因此受到世界各國的重視。它同以往其他電源發(fā)電原理完全不同，具有以下特點：①無枯竭危險；②絕對干凈（無公害）；③不受資源分布地域的限制；④可在用電處就近發(fā)電；⑤能源質(zhì)量高；⑥使用者從感情上容易接受；⑦獲取能源花費(fèi)的時間短。所以太陽能發(fā)電被 譽(yù)為是理想的能源?？梢哉f，太陽能是真正取之不盡、用之不竭的能源。 關(guān)鍵詞 ：表面絨面結(jié)構(gòu)；多晶硅；電池片。因此在大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)中，各向同性酸腐蝕是目前廣泛應(yīng)用的多晶硅太陽電池絨面技術(shù)。對于單晶硅來說，采用堿溶液的各 向異性腐蝕，即可以在其（ 100）面得到理想的絨面結(jié)構(gòu)；目前，多晶硅絨面技術(shù)主要有機(jī)械刻槽、等離子刻蝕（ RIE）和各向同性酸腐蝕。 湖南理工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 太陽能電池片制絨制備工藝 系 別 : 太陽能工程系 專 業(yè) :光伏發(fā)電應(yīng)用及其技術(shù) 班 級 : 光伏發(fā)電 1121班 姓 名 : 學(xué) 號 : 指導(dǎo)老師 : 摘 要 為了提高太陽電池的轉(zhuǎn)換效率，降低表面的光反射，增加晶體硅對光的吸收效率。在太陽電池生產(chǎn)中對硅片進(jìn)行腐蝕處理，目的是為了在硅片上獲得表面絨面結(jié)構(gòu)，這種絨面結(jié)構(gòu)對提高晶體硅對光的吸收效率有著重要作用。在這些工藝中，機(jī)械刻槽要求硅片厚度至少在200 微米，等離子刻蝕（ RIE）需要相對復(fù)雜和昂貴的設(shè)備。 本文主要介紹清洗絨面的基本原理及工藝流程，并結(jié)合個人在工作期間遇到的來料、制絨深度的控制、認(rèn)為不當(dāng)?shù)牟僮鲉栴}。 目 錄 摘要 ...............................................................2 第一章 緒論 .......................................................4 ...............................................4 .........................................5 第二章 太陽電池基礎(chǔ)及制作 工藝 .....................................6 ...................................6 .................................................8 第三章 硅片的清洗與制絨 ...........................................9 ....................................................9 超聲波清洗的原理 ..........................................9 超聲清洗的優(yōu)越性 .........................................10 影響波清洗效果的因素 .....................................10 ....................................................11 第四章 單晶 多晶的制絨工藝 ........................................12 ........................................12 ................................................12 ..............................................14 陷光原理 ......................................................17 ................................................18 ..................................................21 結(jié) 論 .............................................................22 致 謝 .............................................................23 參考文獻(xiàn) ..........................................................24 第 1 章 緒論 太陽能發(fā)電是最理想的新能源， 照射在地球上的太陽能非常巨大，大約 40分鐘照射 在地球上的太陽能，便足以供全球人類一年能量的消費(fèi)。而且太陽能發(fā)電絕對干凈，不產(chǎn)生公害。從太陽能獲得電力，需通過太陽電池進(jìn)行光電變換來實現(xiàn)。不足之處是：①照射的能量分布密度小，即要占用巨大面積；②獲得的能源同四季、晝夜及陰晴等氣象條件有關(guān)。要使太陽能發(fā)電真正達(dá)到實用水平，一是要提高太陽能光電變換效率并降低其 成本，二是要實現(xiàn)太陽能發(fā)電同現(xiàn)在的電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)。單晶硅太陽電池變換效率最高，已達(dá) 20％以上，但價格也最貴。一旦它的大面積組件光電變換效率達(dá)到 10％，每瓦發(fā)電設(shè)備價格降到 1－ 2美元時，便足以同現(xiàn)在的發(fā)電方式競爭。當(dāng)然，特殊用途和實驗室中用的太陽電池效率要高得多，如美國波音公司開發(fā)的由砷化鎵半導(dǎo)體同銻化鎵半導(dǎo)體重疊而成的太陽電地，光電變換效率可達(dá) 36％，快趕上了燃煤發(fā)電的效率。太陽能發(fā)電雖受晝夜、晴雨、季節(jié)的影響。實現(xiàn)這一點的技術(shù)不難解決，關(guān)鍵在于要有相應(yīng)的法律保障。日本已于 1992 年 4月實現(xiàn)了太陽能發(fā)電系統(tǒng)同電力公司電網(wǎng)的聯(lián)網(wǎng)，已有一些家庭開始安裝太陽能發(fā)電設(shè)備。要求第一年有 1000 戶家庭、 2021 年時有 7萬戶家庭裝上太陽能發(fā)電設(shè)備。當(dāng)前阻礙太陽能發(fā)電普及的最主要因素是費(fèi)用昂貴。有關(guān)專家認(rèn)為 ，至少要降到 100 萬到 200 萬日元時，太陽能發(fā)電才能夠真正普及。不久前，美國德州儀器公司和 SCE 公司宣布，它們開發(fā)出一種新的太陽電池，每一單元是直徑不到 1 毫 米的小珠，它們密密麻麻規(guī)則地分布在柔軟的鋁箔上，就像許多蠶卵緊貼在紙上一樣。這種新電池的特點是，雖然變換效率只有 8％ 10%，但價格便宜。據(jù)稱，使用這種新太陽電池 ，每瓦發(fā)電能力的設(shè)備只要 15至 2美元，而且每發(fā)一度電的費(fèi)用也可降到 14 美分左右，完全可以同普通電廠產(chǎn)生的電力相競爭。進(jìn)一步的提高太陽電池的轉(zhuǎn)換效率和降低太陽電池的生產(chǎn)成本是我們現(xiàn)階段不斷研究的課題。損失有兩種類型：光學(xué)損失和電學(xué)損失，其中光學(xué)損失主要體現(xiàn)以下3 種方式： ，經(jīng)處理的拋光硅片反射率可達(dá) 30%以上； 光損失，作為上極電極的金屬柵線要遮掉 5%~15%的入射光； 度的光子在電池背面的投射。通過在太陽電池表面制備絨面可以有效降低太陽電池的表面反射率。在第二章中著重對制作太陽電池工藝過程進(jìn)行了系統(tǒng)的闡述，并對某些工藝進(jìn)行了工藝條件的實驗，通過對比得到結(jié)論，總結(jié)提出了提高效率、降低成本的個人看法。本文 主要介紹清洗制絨的基本原理及工藝流程，并結(jié)合個人工作期間遇到的來料 、制絨深度的控制、人為不當(dāng)操作 等問題。半導(dǎo)體按其是否含有雜質(zhì)及雜質(zhì)成分，分為本征半導(dǎo)體、非本征半導(dǎo)體。但如果在高純中摻入極微量的電活性雜質(zhì)，其電阻率會顯著下降。摻入對雜質(zhì)不僅改變電導(dǎo)率，而且改變導(dǎo)電型號。同時，該 5價的元素的原子成為帶正電陽離子。N型半導(dǎo)體也有空穴，但數(shù)量少，稱為少數(shù)載流子。同時該 3價元素的原子成為帶負(fù)電的陰離子。 P型半導(dǎo)體中也有自由電子，但數(shù)量很少，稱為少數(shù)載流子。當(dāng)太陽光 照射到 PN結(jié)上時，光能被吸收后，在導(dǎo)帶和價帶中產(chǎn) 生非平衡載流子 —— 電子空穴。到達(dá)邊界時受 PN結(jié)勢壘區(qū)存在的強(qiáng)內(nèi)建電場作用下將空穴推向 P區(qū)，電子推向 N區(qū)，在勢壘區(qū)的內(nèi)建電場下，各向相反方向運(yùn)動。 具有光生伏特效應(yīng)的 PN結(jié)實際上就相當(dāng)于一個電源，接上用電器后就能工作，這就是太陽電池的工作原理。制絨是減少這些損失的方法之一，通過在硅片表面的制作絨面可以有效的降低太陽能電池的表面反射率，入射光在電池表面多次反射延長了光程，增加了對紅外光的吸收，而且有更多的光子在 PN 結(jié)附近會產(chǎn)生光生載流子，從而增加了光生載流子的收集機(jī)率；另外同樣尺寸的硅片 ,絨面電池 PN結(jié)的面積較大，可以提高短路電流，轉(zhuǎn)換效率也會有相應(yīng)的提高。擴(kuò)散的驅(qū)動力實質(zhì)是化學(xué)勢梯度。 刻蝕：刻蝕是采用化學(xué)或是物理的方法，有選擇地從 半導(dǎo)體材料表面除去不需要的材料的過程。 1. 濕法腐蝕是通過化學(xué)溶液與被刻蝕材料發(fā)生反應(yīng)而去除被刻蝕部分的方法。 2. 干法刻蝕是把材料的被刻蝕表面暴露于等離子體中，等離子體通過光刻膠中開出的窗口與材料發(fā)生物理或化學(xué)反應(yīng)從而去除暴露的材料。 去磷硅玻璃（ PSG）：磷硅玻璃是硅片在擴(kuò)散時的化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致在硅片表面形成一層含有磷元素的二氧化硅，稱之為磷硅玻璃。 減反射膜： PECVD(等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積 )技術(shù)原理是低溫等離子體作為能量源，樣品置于低氣壓下輝光放電的陰極上，利用輝光放電（或另加發(fā)熱體） 使樣品上升到預(yù)定的溫度，然后通入適量的反應(yīng)氣體，氣體經(jīng)過一系列化學(xué)反應(yīng)和等離子體反應(yīng)，在樣品表面固態(tài)薄膜。太陽能電池的印刷電極，最早是采用真空鍍或化學(xué)電鍍技術(shù)制作現(xiàn)普遍采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)，即通過特殊的 印刷機(jī)和模板將銀漿、鋁漿印刷在太陽電池的正、背面以形成正負(fù)電極引線，再經(jīng)過低溫烘烤、高溫?zé)Y(jié)，最終制成太陽電池。 第三章 硅片的清洗與制絨 超超 聲聲 波波 清清 洗洗 的的 原原 理理 超聲波清洗機(jī)理是： 換能器將功率超聲頻源的聲能轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動并通過清洗槽壁向槽子中的清洗液輻射超聲波，槽內(nèi)液體中的微氣泡在聲波的作用下振動，當(dāng)聲壓或聲強(qiáng)達(dá)到一定值時，氣泡迅速增長，然后突然閉合，在氣泡閉合的瞬間產(chǎn)生沖擊波