功能材料及应用论文 单晶硅太阳能应用.doc

材料081 200810105106 梁银 TelE-mail：398109990@ PAGE 1 生活中的功能材料 ——单晶硅太阳能电池研究及发展 引言 随着人类社会的不断发展，人与自然的矛盾也愈来愈突出。目前全世界范围面临的最为突出的问题是环境与能源．即环境恶化和能源短缺。人类的主要传统能源 ( 石油、煤炭、天然气) 的储存量是有限的，且对环境有污染，所以节能环保型能源的开发和利用迫在眉睫。这个问题当然要通过各国政府采取正确的对策来处理。发展新能源材料及相应的技术，将是解决这一些问题最为有效的方法之一。 太阳能是人类取之不尽，用之不竭的可再生能源，也是清洁能源，不产生任何的环境污染。事实上近年来人们对太阳能材料的研制和利用，已显示了积极有效的作用。这一新型能源材料的发展．既可解块人类面临的能源短缺问题，又不造成环境的污染。 从50年代的硅电池， 60年代的G a A s 电池， 70年代的非晶硅电池，80年代的铸造多晶硅电池， 到90年代的I I一Ⅵ化合物电池的开发和应用，到现今有机聚合物太阳电池和纳米结构太阳电池的研究开发，构成了太阳能光电材料和器 发展的历史脚印。目前太阳能电池材料主要是单晶硅、多晶硅和非晶硅电池。硅太阳能电池中以单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟。 二、单晶硅太阳电池的生产制备工艺 （一）、基本结构 （二）、太阳能电池片的化学清洗工艺 切片要求：①切割精度高、表面平行度高、翘曲度和厚度公差小。②断面完整性好，消除拉丝、刀痕和微裂纹。③提高成品率，缩小刀(钢丝)切缝，降低原材料损耗。④提高切割速度，实现自动化切割。 ? 具体来说太阳能硅片表面沾污大致可分为三类：?? ???? 1、有机杂质沾污： 可通过有机试剂的溶解作用，结合兆声波清洗技术来去除。????? 2、颗粒沾污：运用物理的方法可采机械擦洗或兆声波清洗技术来去除粒径 ≥ 0.4 μm颗粒，利用兆声波可去除 ≥ 0.2 μm颗粒。???? 3、金属离子沾污：该污染必须采用化学的方法才能将其清洗掉。硅片表面金属杂质沾污又可分为两大类：?（1）、沾污离子或原子通过吸附分散附着在硅片表面。?（2）、带正电的金属离子得到电子后面附着（尤如“电镀”）到硅片表面。 1、用?H2O2作强氧化剂，使“电镀”附着到硅表面的金属离子氧化成金属，溶解在清洗液中或吸附在硅片表面。　? 2、用无害的小直径强正离子（如H+），一般用HCL作为H+的来源，替代吸附在硅片表面的金属离子，使其溶解于清洗液中，从而清除金属离子。　? 3、用大量去离子水进行超声波清洗，以排除溶液中的金属离子。??　? 由于SC-1是H2O2和NH4OH的碱性溶液，通过H2O2的强氧化和NH4OH的溶解作用，使有机物沾污变成水溶性化合物，随去离子水的冲洗而被排除；同时溶液具有强氧化性和络合性，能氧化Cr、Cu、Zn、Ag、Ni、Co、Ca、Fe、Mg等，使其变成高价离子，然后进一步与碱作用，生成可溶性络合物而随去离子水的冲洗而被去除。因此用SC-1液清洗抛光片既能去除有机沾污，亦能去除某些金属沾污。在使用SC-1液时结合使用兆声波来清洗可获得更好的清洗效果。???? 另外SC-2是H2O2和HCL的酸性溶液，具有极强的氧化性和络合性，能与氧化以前的金属作用生成盐随去离子水冲洗而被去除。被氧化的金属离子与CL-作用生成的可溶性络合物亦随去离子水冲洗而被去除。 （三）、太阳能电池片制作工艺流程图 （四）、具体的制作工艺说明 切片：采用多线切割，将硅棒切割成正方形的硅片。（2） 清洗：用常规的硅片清洗方法清洗，然后用酸（或碱）溶液将硅片表面切割损伤层除去30－50um。（3） 制备绒面：用碱溶液对硅片进行各向异性腐蚀在硅片表面制备绒面。（4） 磷扩散：采用涂布源（或液态源，或固态氮化磷片状源）进行扩散，制成PN＋结，结深一般为0.3－0.5um。（5） 周边刻蚀：扩散时在硅片周边表面形成的扩散层，会使电池上下电极短路，用掩蔽湿法腐蚀或等离子干法腐蚀去除周边扩散层。（6） 去除背面PN＋结。常用湿法腐蚀或磨片法除去背面PN＋结。（7） 制作上下电极：用真空蒸镀、化学镀镍或铝浆印刷烧结等工艺。先制作下电极，然后制作上电极。铝浆印刷是大量采用的工艺方法。（8） 制作减反射膜：为了减少入反射损失，要在硅片表面上覆盖一层减反射膜。制作减反射膜的材料有MgF2 ，SiO2 ，Al2O3 ，SiO ，Si3N4 ，TiO2 ，Ta2O5等。工艺方法可用真空镀膜法、离子镀膜法，溅射法、印刷法、PECVD法或喷涂法等。（9） 烧结：将电池芯片烧结于镍或铜的底板上。（10）测试分档：按规定参数规范，测试分