硅太阳电池的工作原理培训课稿.ppt

等离子刻蚀机 扩散后清洗机(去PSG) PECVD PECVD 丝网印刷 印刷及烧结 电池片出炉 测 试 分 选 测试分选 不良片举例 不良片举例 不良片举例 * 晶体硅太阳能电池工艺原理及流程 苏州阿特斯阳光电力科技有限公司 工艺部 潘励刚 光伏技术的发展 晶体硅太阳电池是光伏行业的主导产品，占市场份额的90%，尤其是多晶硅太阳电池的市场份额已远超过单晶硅电池的市场份额，自从六十年代太阳能电池作为能源应用于宇航技术以来，太阳能电池的技术得到非常迅速的发展，单晶硅太阳能电池的转换效率已接近25%，多晶硅太阳能电池的转换效率已接近20%。1980年以后的转换效率的世界纪录主要由澳大利亚新南威尔斯大学保持。 单晶硅太阳能电池转换效率的发展过程 实验室高效太阳能电池结构示意图 成 品电 池 片 负电极副栅线 负电极主栅线 正电极 背电场 光伏产业流程 太阳能电池分类与结构 1. 太阳电池的分类 按结构分:同质结、异质结、肖特基、多结 按材料分：晶体硅、化和物半导体、有机半导体、薄膜 按用途分:空间、地面 2. 太阳能电池的结构 传统结构:BSF电池 、紫光电池、绒面电池、异质结太阳电池 、M1S电池、 MINP电池、聚光电池 新型结构:PESC、 PERC 、PERL、埋栅电池、 PCC、 LBSF、异质pp+结 单晶硅与多晶硅 单晶硅 在整个晶体内，原子都是周期性的规则排列，称之为单晶。 多晶硅 由许多取向不同的单晶颗粒杂乱地排列在一起的固体称为多晶。 晶体硅转换效率 中试转换效率分别达到18.5% 和16.5% 6.5% 硅太阳能电池工作原理与特性 硅太阳电池生产中常用的硅（Si），磷（P），硼（B）元素的原子结构模型如图所示 第三层4个电子 第二层8个电子 第一层2个电子 Si +14 P +15 B 最外层5个电子 最外层3个电子 si P B 硅太阳能电池工作原理与特性 太阳能电池发电的原理主要是半导体的光电效应，一般的半导体主要结构如下： 图中正电荷表示硅原子，负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。 硅太阳能电池工作原理与特性 当硅晶体中掺入其他的杂质，如硼、磷等，当掺入硼时，硅晶体中就会存在着一个空穴，它的形成可以参照下图： 图中正电荷表示硅原子，负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。而黄色的表示掺入的硼原子，因为硼原子周围只有3个电子，所以就会产生入图所示的蓝色的空穴，这个空穴因为没有电子而变得很不稳定，容易吸收电子而中和，形成P（positive）型半导体。 硅太阳能电池工作原理与特性 同样，硅中掺入磷原子以后，因为磷原子有五个电子，所以就会有一个电子变得非常活跃，形成N（negative）型半导体。黄色的为磷原子核，红色的为多余的电子。 硅太阳能电池工作原理与特性 ?P型半导体中含有较多的空穴，而N型半导体中含有较多的电子，当P型和N型半导体结合在一起时，由于P型半导体多空穴，N型半导体多自由电子，出现了浓度差。N区的电子会扩散到P区，P区的空穴会扩散到N区，一旦扩散就形成了一个由N指向P的“内建电场”，从而阻止扩散进行。达到平衡后，就形成了这样一个特殊的薄层，形成电势差，这一薄层就是PN结。 硅太阳能电池工作原理与特性 当晶片受光后，由于光生伏特效应，在半导体P-N结上会激发出新的空穴-电子对，在P-N结电场的作用下，在P-N结内空穴由N区流向P区，电子由P区流向N区，接通电路后就形成电流，这就是太阳能电池的工作原理，因此，太阳电池又称为“光伏电池”。 硅PN结太阳电池基本结构 m e t a l n + p ( - ) ( + ) t f i n g e r - + p + 正面银电极 铝背场 硅铝合金层 太阳电池的等效电路图 太阳电池的重要参数 Isc：短路电流 Voc：开路电压 FF： 填充因子 Rs: 串联电阻（Voc处的斜率） Rsh: 并联电阻 （Isc处的斜率） Im: Pm处的电流 Vm: Pm处的电压 EFF：转换效率（EFF=Isc*Voc*FF/S） 晶体硅太阳电池生产工艺流程 1.去除损伤层表面绒面化 2.发射区扩散 3.刻蚀去PSG 4.PECDV沉积SiN 5.丝网印刷 6.烧结 7电池片测试 1.去除损伤层表面绒面化 硅片P型，晶向为（100）的单晶硅片。利用氢氧化钠溶液对单晶硅片进行各向异性腐蚀的特点来制备绒面，可以得到整齐均匀的金字塔形的角锥体组成的绒面。绒面具有受光面积大，反射率低的特点。可提高单晶硅太阳电池的短路电流，从而提高太阳电池的光电转换效率. 图(13)单