【正文】 帶正電的 N區(qū)指向帶負(fù)電的 P區(qū)，電場(chǎng)的形成阻礙了自由電子和空穴的擴(kuò)散，從而形成一個(gè)穩(wěn)定的電場(chǎng)。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(jià)元素（又稱受主雜質(zhì)），它的價(jià)電子數(shù)目少于價(jià)軌道，是缺電子原子，在形成的共價(jià)鍵內(nèi)出現(xiàn)空穴，位于共價(jià)鍵內(nèi)的電子只需外界給很少能量，就會(huì)擺脫束縛過(guò)來(lái)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(jià)元素（又稱施主雜質(zhì)），它們的價(jià)電子多于價(jià)軌道，是多電子原子，在形成共價(jià)鍵之外，有多余的電子，位于共價(jià)鍵之外的電子受原子核的束縛力要比組成共價(jià)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(huì)降為原來(lái)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(duì)參與導(dǎo)電，部分自由電子遇到空穴會(huì)迅速恢復(fù)合成共價(jià)鍵電子結(jié)構(gòu)，所以硅的本征電阻率比較大。 第二章 太陽(yáng)電池基礎(chǔ)及其制作工藝 太陽(yáng)電池基本構(gòu)造和工作原理 太陽(yáng)電池的基本構(gòu)造 a. 太陽(yáng)電池正面俯視圖 其中 : 1 太陽(yáng)電池主柵線 2 太陽(yáng)電池副柵線 3 太陽(yáng)電池背電場(chǎng) 4 減反射膜 5 擴(kuò)散層 6 – 其區(qū)層 圖 2— 1 太陽(yáng)電池的 基本結(jié)構(gòu)圖 太陽(yáng)電池工作原理 太陽(yáng)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(shí)際出發(fā)，提出 了在太陽(yáng)電池生產(chǎn)工藝中制絨工藝的重要性和其改進(jìn)方法。 本論文所研究的主要內(nèi)容 本論文主要從實(shí)用、商品化太陽(yáng)電池的生產(chǎn)與工藝研究出發(fā)，對(duì)太陽(yáng)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(yáng)電池的轉(zhuǎn)換效率的方法，有在太陽(yáng)電池中減少能量的損失。每個(gè)家庭將這種電池掛在向陽(yáng)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(shí)，可以像布帛一樣隨意折疊且經(jīng)久耐用，掛在向陽(yáng)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(gè)這樣的單元。降低費(fèi)用的關(guān)鍵在于太陽(yáng)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(yáng)能空調(diào)，需 600萬(wàn)至 700萬(wàn)日元，還未包括安裝的工錢(qián)。據(jù)日本有關(guān)部門(mén)估計(jì)日本 2100萬(wàn)戶個(gè)人住宅中如果有 80％裝上太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備，便可滿足全國(guó)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(yáng)能發(fā)電，則太陽(yáng)能發(fā)電將占全國(guó)電力的 30％－ 40％。日本通 產(chǎn)省從 1994年開(kāi)始以個(gè)人住宅為對(duì)象，實(shí)行對(duì)購(gòu)買(mǎi)太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備的費(fèi)用補(bǔ)助三分之二的制度?，F(xiàn)在美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家都已制定了相應(yīng)法律，保證進(jìn)行太陽(yáng)能發(fā)電的家庭利益，鼓勵(lì)家庭進(jìn)行太陽(yáng)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(gè)家庭在電力富裕時(shí)可將其賣(mài)給電力公司，不足時(shí)又可從電力公司買(mǎi)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(cè)，本世紀(jì)末便可達(dá)到這一水平。非晶態(tài)硅太陽(yáng)電池變換效率最低，但價(jià)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(yáng)電地主要有單晶硅、多晶硅、非晶態(tài)硅三種。但總的說(shuō)來(lái)，瑕不掩瑜，作為新能源，太陽(yáng)能具有極大優(yōu)點(diǎn)，因此受到世界各國(guó)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(diǎn)：①無(wú)枯竭危險(xiǎn)；②絕對(duì)干凈（無(wú)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(shí)間短。所以太陽(yáng)能發(fā)電被 譽(yù)為是理想的能源?？梢哉f(shuō)，太陽(yáng)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(yáng)電池絨面技術(shù)。對(duì)于單晶硅來(lái)說(shuō)，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(yáng)能電池片制絨制備工藝 系 別 : 太陽(yáng)能工程系 專 業(yè) :光伏發(fā)電應(yīng)用及其技術(shù) 班 級(jí) : 光伏發(fā)電 1121班 姓 名 : 學(xué) 號(hào) : 指導(dǎo)老師 : 摘 要 為了提高太陽(yáng)電池的轉(zhuǎn)換效率，降低表面的光反射，增加晶體硅對(duì)光的吸收效率。在太陽(yáng)電池生產(chǎn)中對(duì)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(duì)提高晶體硅對(duì)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(duì)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(gè)人在工作期間遇到的來(lái)料、制絨深度的控制、認(rèn)為不當(dāng)?shù)牟僮鲉?wèn)題。 目 錄 摘要 ...............................................................2 第一章 緒論 .......................................................4 ...............................................4 .........................................5 第二章 太陽(yáng)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 ..........................................9 .........................................10 .....................................10 ....................................................11 第四章 單晶 多晶的制絨工藝 ........................................12 ........................................12 ................................................12 ..............................................14 ......................................................17 ................................................18 ..................................................21 結(jié) 論 .............................................................22 致 謝 .............................................................23 參考文獻(xiàn) ..........................................................24 第 1 章 緒論 太陽(yáng)能應(yīng)用的情景 太陽(yáng)能發(fā)電是最理想的新能源， 照射在地球上的太陽(yáng)能非常巨大，大約 40分鐘照射 在地球上的太陽(yáng)能，便足以供全球人類(lèi)一年能量的消費(fèi)。而且太陽(yáng)能發(fā)電絕對(duì)干凈，不產(chǎn)生公害。從太陽(yáng)能獲得電力，需通過(guò)太陽(yáng)電池進(jìn)行光電變換來(lái)實(shí)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(yáng)能發(fā)電真正達(dá)到實(shí)用水平，一是要提高太陽(yáng)能光電變換效率并降低其 成本，二是要實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能發(fā)電同現(xiàn)在的電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)。單晶硅太陽(yáng)電池變換效率最高，已達(dá) 20％以上，但價(jià)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(jià)格降到 1－ 2美元時(shí)，便足以同現(xiàn)在的發(fā)電方式競(jìng)爭(zhēng)。當(dāng)然，特殊用途和實(shí)驗(yàn)室中用的太陽(yáng)電池效率要高得多，如美國(guó)波音公司開(kāi)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(yáng)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(yáng)能發(fā)電雖受晝夜、晴雨、季節(jié)的影響。實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)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(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)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(kāi)始安裝太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備。要求第一年有 1000戶家庭、 2022年時(shí)有 7萬(wàn)戶家庭裝上太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備。當(dāng)前阻礙太陽(yáng)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(wàn)到 200萬(wàn)日元時(shí)，太陽(yáng)能發(fā)電才能夠真正普及。不久前，美國(guó)德州儀器公司和 SCE公司宣布，它們開(kāi)發(fā)出一種新的太陽(yáng)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(diǎn)是，雖然變換效率只有 8％ 10%，但價(jià)格便宜。據(jù)稱，使用這種新太陽(yáng)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(jìng)爭(zhēng)。進(jìn)一步的提高太陽(yáng)電池的轉(zhuǎn)換效率和降低太陽(yáng)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(lèi)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(guò)在太陽(yáng)電池表面制備絨面可以有效降低太陽(yáng)電池的表面反射率。在第二章中著重對(duì)制作太陽(yáng)電池工藝過(guò)程進(jìn)行了系統(tǒng)的闡述，并對(duì)某些工藝進(jìn)行了工藝條件的實(shí)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)比得到結(jié)論，總結(jié)提出了提高效率、降低成本的個(gè)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(gè)人工作期間遇到的來(lái)料 、制絨深度的控制、人為不當(dāng)操作 等問(wèn)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(huì)顯著下降。摻入對(duì)雜質(zhì)不僅改變電導(dǎo)率，而且改變導(dǎo)電型號(hào)。同時(shí)，該 5價(jià)的元素的原子成為帶正電陽(yáng)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(shí)該 3價(jià)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(yáng)光 照射到 PN結(jié)上時(shí)，光能被吸收后，在導(dǎo)帶和價(jià)帶中產(chǎn) 生非平衡載流子 —— 電子空穴。到達(dá)邊界時(shí)受 PN結(jié)勢(shì)壘區(qū)存在的強(qiáng)內(nèi)建電場(chǎng)作用下將空穴推向 P區(qū)，電子推向 N區(qū)，在勢(shì)壘區(qū)的內(nèi)建電場(chǎng)下，各向相反方向運(yùn)動(dòng)。 具有光生伏特效應(yīng)的 PN結(jié)實(shí)際上就相當(dāng)于一個(gè)電源，接上用電器后就能工作，這就是太陽(yáng)電池的工作原理。制絨是減少這些損失的方法之一，通過(guò)在硅片表面的制作絨面可以有效的降低太陽(yáng)能電池的表面反射率，入射光在電池表面多次反射延長(zhǎng)了光程，增加了對(duì)紅外光的吸收，而且有更多的光子在 PN 結(jié)附近會(huì)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(huì)有相應(yīng)的提高。擴(kuò)散的驅(qū)動(dòng)力實(shí)質(zhì)是化學(xué)勢(shì)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(guò)程。 1. 濕法腐蝕是通過(guò)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(guò)光刻膠中開(kāi)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(shí)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(guò)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(yáng)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(guò)特殊的印刷機(jī)和 模板將銀漿、鋁漿印刷在太陽(yáng)電池的正、背面以形成正負(fù)電極引線，再經(jīng)過(guò)低溫烘烤、高溫?zé)Y(jié)，最終制成太陽(yáng)電池。 第三章 硅片的清洗與制絨 超聲波清洗 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(dòng)并通過(guò)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(dòng)，當(dāng)聲壓或聲強(qiáng)達(dá)到一定值時(shí)，氣泡迅速增長(zhǎng)，然后突然閉合，在氣泡閉合的瞬間產(chǎn)生