丝网印刷工艺中常见问题及其处理研究.doc
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丝网印刷工艺中常见问题及其处理研究
江西工程学院
环境与能源工程学院
毕业设计
(2016届)
题目:
丝网印刷工艺中常见问题及其处理研究
专业:
光伏发电技术及应用
丝网印刷工艺中常见问题及其处理研究
摘要
太阳能电池是新能源产业中重要的产品之一。
丝网印刷制作太阳能电池的背电极、正电极和背电场的生产工艺日趋成熟,成为当今太阳能电池制作的主流加工方式。
本文主要从实用、商品化太阳电池的生产与工艺研究出发,对太阳电池生产丝网印刷的研究及技术改进进行了全方位的描述。
关键词:
太阳能电池;丝网印刷
Researchoncommonproblemsandtreatmentofscreenprintingprocess
Abstract
Solarcellisoneoftheimportantproductsinthenewenergyindustry.Theproductiontechnologyofthebackelectrode,thepositiveelectrodeandtheelectricfieldofthesolarcellisbecomingmoreandmoremature,whichhasbecomethemainstreamofthesolarcellproduction.Thisarticlemainlyfromthepracticalandcommercialsolarcellproductionandtechnologyresearch,thesolarcellproductionscreenprintingresearchandtechnologyimprovementofafullrangeofdescription.
Keywords:
solarcell;screenprinting
目录
摘要...............................................................2
Abstract...........................................................3
1绪论..............................................................6
2太阳能电池的基础及制作工艺........................................7
2.1太阳能电池的基本结构...........................................7
2.2太阳能电池的工作原理...........................................7
2.3太阳能电池的制作工艺..........................................10
2.3.1清洗制绒..................................................10
2.3.2扩散制结..................................................11
2.3.3等离子刻蚀................................................11
2.3.4去磷硅玻璃(PSG)..........................................11
2.3.5减反射膜..................................................11
2.3.6丝网印刷..................................................12
2.3.7电极烧结..................................................12
3太阳能电池片的丝网印刷...........................................12
3.1丝网印刷的目的................................................12
3.2印刷的原理....................................................12
3.3基本的太阳能丝网印刷..........................................13
3.4硅片正面和背面的印刷..........................................13
3.5相关工艺参数..................................................14
3.6设备要求......................................................14
3.7其他条件要求..................................................15
4丝网印刷常见问题及处理方法.......................................16
4.1常见问题......................................................16
4.2处理方法......................................................17
4.2.1一道背电极印刷............................................17
4.2.2二道背场印刷..............................................18
4.2.3三道正电极印刷............................................19
4.2.4烧结......................................................20
5结论.............................................................21
6参考文献.........................................................22
7致谢.............................................................23
1.绪论
能源利用技术的发展是人类控制自然能力的一个重要标志。
没有煤的利用,工业革命是很难想象的。
没有石油和电力的利用,20世纪很多新技术和产业部门的产业和发展同样也是很难想象的。
然而,随着社会生产的发展和能源利用规模日益扩大,总有一天目前人类依赖的矿物能源会被用尽。
首先是石油,1973年世界性石油危机就给了人们一种切身感受。
关于这个问题,我们必须及早做好准备。
很自然,人们首先就会想到太阳能,因为自然界中风、雨、雷、电,江河的奔流,汹涌的海浪,生物的繁衍,其能源无不来自太阳。
太阳的能量是巨大的,而且是可以不断再生的,因此,实际上是取之不尽,用之不竭。
太阳能又是清洁的,不需担心它对环境产生污染和对人类造成危害。
但是,太阳能的利用并不是没有困难的。
太阳能分布在广大的地球表面,密度是很低的。
要能付之实用,首先就要从很大的面积上把它收集起来,这就意味着需要大型的设备和相当大的投资。
另外,由于地球的运动以及气象条件的变化,对于同一地点来说,所能接受到的太阳能是间断的、不稳定的,这就使它要么只能用做辅助能源,要么就要增加储能装置,因而又要增加投资。
尽管有这么困难,但是在常规能源短缺与环境污染日益加剧的双重压力下,出于国家安全考虑和经济可持续发展的需要,世界各国都投入了巨大资金,加快太阳能利用的研究步伐,在太阳能热发电方面,美国加州建造的9套SEGS太阳热发电装置,最大的单套发电功率为80MW,总发电量达354MW,并采用了储能装置,可满足50万居民的能源需求,每年节约230万桶油,减少15.5万t的二氧化碳和114t的氧化氮污染。
发电成本已降到8~12美元/。
2005年,我国首座70MW塔式聚光太阳能发电电站成功并网,揭开了太阳能热发电全新的一页。
2.太阳能电池的基础及制作工艺
2.1太阳能电池的基本结构
典型的太阳能电池的结构如图2.1所示。
硅的PN接合处,被夹在上、下两个金属接触层之间。
上金属接触层是栅格状的,以容许光线射到PN接合之上。
PN接合的顶部有一层防反射薄层,以减少从光亮的硅表面反射出来的光线。
这就是太阳能板的表面看起来很暗淡的原因。
2.1太阳能电池结构图
2.2太阳能电池的工作原理
如图2.2所示为典型太阳能电池的简单示意图。
该电池受光面为高浓度掺杂的狭窄N区。
耗尽层(宽度W)一直延伸到P区,并在耗尽层形成一内建电场E0。
把连接N区的电极做成栅形或指形以提高光的吸收率和减小电池的表面电阻,在电池表面镀一层减反射膜以提高太阳光的利用率。
当光照射在电池上时,由于N区(宽度Ln)比较狭窄,能量大于禁带宽度Eg的大部分光子在耗尽层和P区(宽度Lp)被吸收,产生光生电子一空穴对(EHPs)。
在耗尽层的光生EHPs立即被内建电场所分离,电子漂移到达N区形成负极性区域,同时空穴漂移到达P区形成正极性区域,于是通过接线在PN结两端形成了开路电压Voc。
。
如果连接了负载,那么N区的大量电子经过外电路工作,然后到达P区与大量空穴复合。
其中,内建电场对分离光生EHPs,在N区积累大量电子,在P区积累大量空穴起了关键作用。
因为没有电场的缘故,在P区被吸收的长波长光子激发的EHPs只能扩散到一定的区域。
则电子的平均扩散长度Le可由(2.1)表示,其中De为电子在P区的扩散系数。
(2.1)
离耗尽层的距离在Le范围内的那些电子能扩散到内建电场,并在内建电场的作用下漂移到N区,因此在P区产生的光生EHPs中,只有那些离耗尽层距离在Le范围内的的少数
图2.2太阳能电池工作原理
载流子(电子)才对光伏效应起作用。
一旦电子被扩散到耗尽区域,它将被Eo扫到N区,增加该区的负电荷,空穴留在P区增加该区的正电荷。
而那些离耗尽层的长度大于Le的光生EHPs都被复合损失掉了。
正因为此,少数载流子的扩散长度Le要尽可能的长,又由于在半导体硅中电子的扩散长度要比空穴长,所以这里选择了以P区产生的电子为少数载流子的硅PN结。
同样,在N区由短波长光子激发产生的EHPS中只有那些离耗尽层距离小于扩散长度Lh的少数载流子(空穴