太阳能电池片制绒制备工艺毕业论文Word文件下载.docx

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摘 要

为了提高太阳电池的转换效率，降低表面的光反射，增加晶体硅对光的吸收效率。

在太阳电池生产中对硅片进行腐蚀处理，目的是为了在硅片上获得表面绒面结构，这种绒面结构对提高晶体硅对光的吸收效率有着重要作用。

对于单晶硅来说，采用碱溶液的各向异性腐蚀，即可以在其（100）面得到理想的绒面结构；

目前，多晶硅绒面技术主要有机械刻槽、等离子刻蚀（RIE）和各向同性酸腐蚀。

在这些工艺中，机械刻槽要求硅片厚度至少在200微米，等离子刻蚀（RIE）需要相对复杂和昂贵的设备。

因此在大规模工业化生产中，各向同性酸腐蚀是目前广泛应用的多晶硅太阳电池绒面技术。

本文主要介绍清洗绒面的基本原理及工艺流程，并结合个人在工作期间遇到的来料、制绒深度的控制、认为不当的操作问题。

关键词：

表面绒面结构；

多晶硅；

电池片。

目 录

摘要 2

第一章 绪论 4

1.1太阳能应用的前景 4

1.2本论文所研究的主要内容 5

第二章 太阳电池基础及制作工艺 6

2.1太阳电池的基本构造和工作原理 6

2.2太阳电池的简介 8

第三章 硅片的清洗与制绒 9

3.1.超声波清洗 9

3.1.1超声波清洗的原理 9

3.1.2超声清洗的优越性 10

3.1.3影响波清洗效果的因素 10

3.2硅片的制绒 11

第四章单晶多晶的制绒工艺 12

4.1硅表面机械损伤层的腐蚀 12

4.2制绒腐蚀的原理 12

4.3角锥体形成的原理 14

4.4陷光原理 17

4.5制绒因素的分析 18

4.6化学清洗原理 21

结论 22

致谢 23

参考文献 24

第1 章绪论

1.1太阳能应用的情景

太阳能发电是最理想的新能源，照射在地球上的太阳能非常巨大，大约40分钟照射在地球上的太阳能，便足以供全球人类一年能量的消费。

可以说，太阳能是真正取之不尽、用之不竭的能源。

而且太阳能发电绝对干净，不产生公害。

所以太阳能发电被誉为是理想的能源。

从太阳能获得电力，需通过太阳电池进行光电变换来实现。

它同以往其他电源发电原理完全不同，具有以下特点：

①无枯竭危险；

②绝对干净（无公害）；

③不受资源分布地域的限制；

④可在用电处就近发电；

⑤能源质量高；

⑥使用者从感情上容易接受；

⑦获取能源花费的时间短。

不足之处是：

①照射的能量分布密度小，即要占用巨大面积；

②获得的能源同四季、昼夜及阴晴等气象条件有关。

但总的说来，瑕不掩瑜，作为新能源，太阳能具有极大优点，因此受到世界各国的重视。

要使太阳能发电真正达到实用水平，一是要提高太阳能光电变换效率并降低其成本，二是要实现太阳能发电同现在的电网联网。

目前，太阳电地主要有单晶硅、多晶硅、非晶态硅三种。

单晶硅太阳电池变换效率最高，已达20％以上，但价格也最贵。

非晶态硅太阳电池变换效率最低，但价格最便宜，今后最有希望用于一般发电的将是这种电池。

一旦它的大面积组件光电变换效率达到10％，每瓦发电设备价格降到1－2美元时，便足以同现在的发电方式竞争。

据专家预测，本世纪末便可达到这一水平。

当然，特殊用途和实验室中用的太阳电池效率要高得多，如美国波音公司开发的由砷化镓半导体同锑化镓半导体重叠而成的太阳电地，光电变换效率可达36％，快赶上了燃煤发电的效率。

但由于它太贵，目前只能限于在卫星上使用。

太阳能发电虽受昼夜、晴雨、季节的影响。

但可以分散地进行，所以它适于各家各户分激进行发电，而且要联接到供电网络上，使得各个家庭在电力富裕时可将其卖给电力公司，不足时又可从电力公司买入。

实现这一点的技术不难解决，关键在于要有相应的法律保障。

现在美国、日本等发达国家都已制定了相应法律，保证进行太阳能发电的家庭利益，鼓励家庭进行太阳能发电。

日本已于1992年4月实现了太阳能发电系统同电力公司电网的联网，已有一些家庭开始安装太阳能发电设备。

日本通产省从1994年开始以个人住宅为对象，实行对购买太阳能发电设备的费

用补助三分之二的制度。

要求第一年有1000户家庭、2000年时有7万户家庭装上太阳能发电设备。

据日本有关部门估计日本2100万户个人住宅中如果有80％装上太阳能发电设备，便可满足全国总电力需要的14％，如果工厂及办公楼等单位用房也进行太阳能发电，则太阳能发电将占全国电力的30％－40％。

当前阻碍太阳能发电普及的最主要因素是费用昂贵。

为了满足一般家庭电力需要的3

千瓦发电系统,太阳能空调，需600万至700万日元，还未包括安装的工钱。

有

关专家认为，至少要降到100万到200万日元时，太阳能发电才能够真正普及。

降低费用的关键在于太阳电池提高变换效率和降低成本。

不久前，美国德州仪器公司和SCE公司宣布，它们开发出一种新的太阳电池，每一单元是直径不到1毫米的小珠，它们密密麻麻规则地分布在柔软的铝箔上，就像许多蚕卵紧贴在纸上一样。

在大约50平方厘米的面积上便分布有1，700个这样的单元。

这种新电池的特点是，虽然变换效率只有8％-10%，但价格便宜。

而且铝箔底衬柔软结实，可以像布帛一样随意折叠且经久耐用，挂在向阳处便可发电，非常方便。

据称，使用这种新太阳电池，每瓦发电能力的设备只要15至2美元，而且每发一度电

的费用也可降到14美分左右，完全可以同普通电厂产生的电力相竞争。

每个家庭将这种电池挂在向阳的屋顶、墙壁上，每年就可获得一二千度的电力。

进一步的提高太阳电池的转换效率和降低太阳电池的生产成本是我们现阶段不断研究的课题。

提高太阳电池的转换效率的方法，有在太阳电池中减少能量的损失。

损失有两种类型：

光学损失和电学损失，其中光学损失主要体现以下3种方式：

1.硅表面的反射损失，经处理的抛光硅片反射率可达30%以上；

2.上电极的遮光损失，作为上极电极的金属栅线要遮掉5%~15%的入射光；

3.进入硅片能量大于禁带宽度的光子在电池背面的投射。

三种光学性质的损失中，硅表面的反射损失最多。

通过在太阳电池表面制备绒面可以有效降低太阳电池的表面反射率。

1.2本论文所研究的主要内容

本论文主要从实用、商品化太阳电池的生产与工艺研究出发，对太阳电池生产制绒的研究及技术改进进行了全方位的描述。

在第二章中着重对制作太阳电池工艺过程进行了系统的阐述，并对某些工艺进行了工艺条件的实验，通过对比得到结论，总结提出了提高效率、降低成本的个人看法。

在三、四章主要从理论、

图片和实际出发，提出了在太阳电池生产工艺中制绒工艺的重要性和其改进方法。

本文主要介绍清洗制绒的基本原理及工艺流程，并结合个人工作期间遇到的来料、制绒深度的控制、人为不当操作等问题。

第二章 太阳电池基础及其制作工艺

2.1太阳电池基本构造和工作原理

太阳电池的基本构造

a.太阳电池正面俯视图b. 太阳电池部分立体图c. 相应的断面图

其中:

1-太阳电池主栅线2-太阳电池副栅线3-太阳电池背电场4-减反射膜

5-扩散层6 –其区层

图2—1 太阳电池的基本结构图

太阳电池工作原理

太阳电池是利用半导体光生伏打效应（PhotovoltaicEffect）的半导体器件。

半导体按其是否含有杂质及杂质成分，分为本征半导体、非本征半导体。

高纯硅是一种本征半导体，在常温下只有为数极少的电子穴对参与导电，部分自由电子遇到空穴会迅速恢复合成共价键电子结构，所以硅的本征电阻率比较大。

但如果在高纯中掺入极微量的电活性杂质，其电阻率会显著下降。

当向硅中掺入亿分之一的硼，其电阻率就会降为原来的千分之一。

掺入对杂质不仅改变电导率，而且改变导电型号。

当在硅中掺入磷、砷、锑等5价元素（又称施主杂质），它们的价电子多于价轨道，是多电子原子，在形成共价键之外，有多余的电子，位于共价键之外的电子受原子核的束缚力要比组成共价键的电子小得多，只要得到很少的能量，就能成为自己电子。

同时，该5价的元素的原子成为带正电阳离子。

该材料以电子为多数载流子，称之为N型半导体。

N型半导体也有空穴，但数量少，称为少数载流子。

如果的在硅中掺入硼、镓、铝等3价元素（又称受主杂质），它