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太阳能电池培训资料

太阳能电池培训资料 太阳能电池的基本原理 太阳能电池主要依靠P-N结的光生伏打效应来工作,而当P型半导体和N型半导体紧密结合连成一块时,P型半导体中 的空穴向N型半导体的方向扩散运动,而N型半导体的电子向P型半导体的方向扩散运动, 如下图所示: 其中P型半导体中的空穴和N型半导体中的电子均称为多子, P型半导体中的电子和N型半导体中的空穴均称为少子, 在扩散运动的同时在P型半导体和N型半导体的中央形成了一个由N区指向P区的电场称为内建电场,在内建电场的 影响下.将产生孔穴向右而电子向左的飘移运动,当漂移运动和扩散运动达到平衡的时候就形成了P-N结. 太阳能电池的基本原理 如右图所示,当处于开路的 情况下,当光生电流和正向 电流相等的时候,P-N结两 端将建立起稳定的电势差 Voc(P区为正,N区为负),如 果与外电路接通,只要光生 电流不停止,就会有源源不 断的电流通过电路,P-N结 起到了一个电源的作用.这 就是太阳能电池的工作原 理。 太阳能电池的基本性质 光电转换效率η%评估太阳能电池好坏的重要因素。 η =(1000* Isc* Uoc*FF)/S。 目前:实验室η≈24%,产业化η≈18%。 单体电池电压U:0.4-0.6V由材料本身的掺杂程度来决定。 填充因子FF%:评估太阳能电池负载能力的重要因素。FF=(Im*Um)/(Isc*Uoc) 其中: Isc-短路电流, Uoc-开路电压 , Im-最佳工作电流, Um-最佳工作电压。 标准光强与环境温度:地面光强AM1.5,1000W/m2,t=25℃。 温度对电池片性能的影响:功率会随着温度的升高而降低。例如:在标准状况下,AM1.5光强,t=25 ℃,某电池片的输出功率为2.43W,如果电池片温度升高时,电池片的输出功率将小于2.43W。 晶体硅太阳能电池生产的工艺流程 Texturing 制绒 Diffusion 扩散 Edge etch 去边结 Anti-reflective coating 制做减反射膜 Printing sintering 制作上下电极及烧结 Cell testing sorting 电池片测试分选 Solar Cell Manufacturing 电池的生产工艺流程 Cleaning process 去PSG 硅片表面化学腐蚀处理-制绒 目的:去除硅片表面的杂质残留,制做能够减少表面太阳光反射的陷光结构。 原理 : 单晶:利用单晶硅的各向异性,采用化腐工艺在 100硅片上制作的绒面,以减少入射光反射、提高短路电流和转换效率。 采用两步法制作绒面,先用高浓度碱液、较高温度下进行短时间“粗抛”,再在低浓度、低温度下进行长时间“细腐”。此法所制绒面,在晶相显微镜下观察,小金字塔排列规则、整齐、均匀,可使入射光的反射损失降低近10%。 2NaOH+H2O+Si Na2SiO3+2H2 多晶:利用硝酸的强氧化性和氢氟酸的络合性,对硅进行氧化和络合剥离,导致硅表面发生各向同性非均匀性腐蚀,从而形成 类似“凹陷坑”状的绒面。 Si + HNO3 → SiO2 + NOx ↑ + H2O SiO2 + 6HF → H2SiF6 + 2H2O 绒面微观图 硅片表面化学腐蚀处理(一次清洗) 1000X电子扫描镜-单晶 5000X电子扫描镜-多晶 制PN结(扩散) 目的:在P型硅表面上渗透入很薄的一层磷,使前表面变成N型,使 之成为一个PN结。 POCl3在高温下(600℃)分解生成五氯化磷(PCl5)和五氧化二磷(P2O5),其反应式如下: 生成的P2O5在扩散温度下与硅反应,生成二氧化硅(SiO2)和磷原 子,其反应式如下: 由上面反应式可以看出,POCl3热分解时,如果没有外来的氧(O2)参与其分解是不充分的,生成的PCl5是不易分解的,并且对硅有腐蚀作用,破坏硅片的表面状态。但在有外来O2存在的情况下,PCl5会进一步分解成P2O5并放出氯气(Cl2)其反应式如下: 扩散原理: 制PN结(扩散) 扩散原理: 生成的P2O5又进一步与硅作用,生成SiO2和磷原子,由此可见,在磷扩散时,为了促使POCl3充分

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