1、電池片的加工工藝電池片的加工工藝 （一）單晶硅片加工工藝主要為：切斷（一）單晶硅片加工工藝主要為：切斷外徑滾圓外徑滾圓切片切片倒角倒角研磨研磨腐蝕、清洗等。腐蝕、清洗等。1.切斷切斷 切斷又稱割斷，是指在晶體生長完成后，沿垂直切斷又稱割斷，是指在晶體生長完成后，沿垂直于晶體生長的方向切去晶體硅頭尾無用部分，即頭部于晶體生長的方向切去晶體硅頭尾無用部分，即頭部的籽晶和放肩部分以及尾部的收尾部分。通常利用外的籽晶和放肩部分以及尾部的收尾部分。通常利用外圓切割機進行切割，刀片邊緣為金剛石涂層，這種切圓切割機進行切割，刀片邊緣為金剛石涂層，這種切割機的刀片厚，速度快，操作方便；但是刀縫寬，浪割機的刀片

2、厚，速度快，操作方便；但是刀縫寬，浪費材料，而且硅片表面機械損傷嚴重。目前，也有使費材料，而且硅片表面機械損傷嚴重。目前，也有使用帶式切割機來割斷晶體硅的，尤其適用于大直徑的用帶式切割機來割斷晶體硅的，尤其適用于大直徑的單晶硅。單晶硅。2. 外徑滾圓外徑滾圓 在直拉單晶硅中，由于晶體生長時的熱振動、在直拉單晶硅中，由于晶體生長時的熱振動、熱沖擊等原因，晶體表面都不是非常平滑的，也就熱沖擊等原因，晶體表面都不是非常平滑的，也就是說整根單晶硅的直徑有一定偏差起伏；而且晶體是說整根單晶硅的直徑有一定偏差起伏；而且晶體生長完成后的單晶硅棒表面存在扁平的棱線，需要生長完成后的單晶硅棒表面存在扁平的棱線，

3、需要進一步加工，使得整根單晶硅棒的直徑達到統一，進一步加工，使得整根單晶硅棒的直徑達到統一，以便于在后續的材料和期間加工工藝中操作。以便于在后續的材料和期間加工工藝中操作。3. 切片切片 在單晶硅滾圓工序完成后，需要對單晶硅棒切片。在單晶硅滾圓工序完成后，需要對單晶硅棒切片。太陽電池用單晶硅在切片時，對硅片的晶向、平行度太陽電池用單晶硅在切片時，對硅片的晶向、平行度和翹曲度等參數要求不是很高，只需對硅片的厚度進和翹曲度等參數要求不是很高，只需對硅片的厚度進行控制。行控制。 4.倒角倒角 將單晶硅棒切割成的晶片，晶片銳利邊需要修整將單晶硅棒切割成的晶片，晶片銳利邊需要修整成圓弧形，主要防止晶片邊

4、緣破裂及晶格缺陷產生成圓弧形，主要防止晶片邊緣破裂及晶格缺陷產生 5.研磨研磨 切片后，在硅片的表面產生線痕，需要通過研磨除去切片后，在硅片的表面產生線痕，需要通過研磨除去切片所造成的鋸痕及表面損傷層，有效改善單晶硅片的翹切片所造成的鋸痕及表面損傷層，有效改善單晶硅片的翹曲度、平坦度與平行度，達到一個拋光過程處理的規格。曲度、平坦度與平行度，達到一個拋光過程處理的規格。6.腐蝕、清洗腐蝕、清洗 切片后，硅片表面有機械損傷層，近表面晶體的晶切片后，硅片表面有機械損傷層，近表面晶體的晶格不完整；而且硅片表面有金屬粒子等雜質污染。因此，格不完整；而且硅片表面有金屬粒子等雜質污染。因此，一般切片后，在

5、制備太陽電池前；需要對硅片進行化學一般切片后，在制備太陽電池前；需要對硅片進行化學腐蝕。腐蝕。 在單晶硅片加工過程中很多步驟需要用到清在單晶硅片加工過程中很多步驟需要用到清洗，這里的清洗主要是腐蝕后的最終清洗。清洗洗，這里的清洗主要是腐蝕后的最終清洗。清洗的目的在于清除晶片表面所有的污染源。的目的在于清除晶片表面所有的污染源。 （二）多晶硅加工工藝主要為：開方（二）多晶硅加工工藝主要為：開方磨面磨面倒角倒角切片切片腐蝕、清洗等。腐蝕、清洗等。 1.開方開方 對于方形的晶體硅錠，在硅錠的切斷后，要進對于方形的晶體硅錠，在硅錠的切斷后，要進行切方塊處理，即沿著硅錠的晶體生長的縱向方向，行切方塊處理

6、，即沿著硅錠的晶體生長的縱向方向，將硅錠切成一定尺寸的長方形的硅塊。將硅錠切成一定尺寸的長方形的硅塊。2.磨面磨面 在開方之后的硅塊，在硅塊的表面產生線痕，在開方之后的硅塊，在硅塊的表面產生線痕，需要通過研磨除去開方所造成的鋸痕及表面損傷層，需要通過研磨除去開方所造成的鋸痕及表面損傷層，有效改善硅塊的平坦度與平行度，達到一個拋光過有效改善硅塊的平坦度與平行度，達到一個拋光過程處理的規格。程處理的規格。3.倒角倒角 將多晶硅錠切割成硅塊后，硅塊邊角銳利部將多晶硅錠切割成硅塊后，硅塊邊角銳利部分需要倒角、修整成圓弧形，主要防止切割時，分需要倒角、修整成圓弧形，主要防止切割時，硅片的邊緣破裂、崩邊及

7、晶格缺陷產生。硅片的邊緣破裂、崩邊及晶格缺陷產生。 切片與后續的腐蝕、清洗工藝幾乎一致，切片與后續的腐蝕、清洗工藝幾乎一致， （三）電池片的加工工藝（三）電池片的加工工藝 電池片加工過程中所包含的制造步驟，根據不同的電池片加工過程中所包含的制造步驟，根據不同的電池片生產商有所不同。這里介紹的電池片加工主要包電池片生產商有所不同。這里介紹的電池片加工主要包括括制絨、制結、去周邊層、去制絨、制結、去周邊層、去PSG、鍍膜、印刷電極、鍍膜、印刷電極、燒結、測試包裝燒結、測試包裝等。等。 單晶硅電池片單晶硅電池片 多晶硅電池片多晶硅電池片 1、制絨、制絨 晶體硅太陽電池一般是利用硅切片，由于在硅晶體硅

8、太陽電池一般是利用硅切片，由于在硅片切割過程中損傷，使得硅片表面有一層片切割過程中損傷，使得硅片表面有一層1020m的損傷層，在太陽電池制備時的損傷層，在太陽電池制備時首先需要利用化學腐首先需要利用化學腐蝕將損傷層去除，然后制備表面絨面結構。蝕將損傷層去除，然后制備表面絨面結構。 對于對于單晶硅單晶硅而言，如果選擇擇優化學腐蝕劑，而言，如果選擇擇優化學腐蝕劑，就可以在硅片表面形成金字塔結構，稱為絨面結構，就可以在硅片表面形成金字塔結構，稱為絨面結構，又稱表面織構化，這種結構比平整的化學拋光又稱表面織構化，這種結構比平整的化學拋光的硅片表面具有更好的減反射效果，能夠更好地的硅片表面具有更好的減反

9、射效果，能夠更好地吸收和利用太陽光線。當一束光線照射在平整的吸收和利用太陽光線。當一束光線照射在平整的拋光硅片上時，約有拋光硅片上時，約有30%的太陽光會被反射掉；的太陽光會被反射掉；如果光線照射在金字塔形的絨面結構上，反射的如果光線照射在金字塔形的絨面結構上，反射的光線會進一步照射在相鄰的絨面結構上，減少了光線會進一步照射在相鄰的絨面結構上，減少了太陽光的反射；同時，光線斜射入晶體硅，從而太陽光的反射；同時，光線斜射入晶體硅，從而增加太陽光在硅片內部的有效運動長度，增加光增加太陽光在硅片內部的有效運動長度，增加光線吸收的機會。如圖所示，為單晶硅制絨后的線吸收的機會。如圖所示，為單晶硅制絨后的

10、SEM圖，高圖，高10m的峰時方形底面金字塔的頂。的峰時方形底面金字塔的頂。 對于由不同晶粒構成的鑄造對于由不同晶粒構成的鑄造多晶硅片多晶硅片，由于硅片表，由于硅片表面具有不同的晶向，面具有不同的晶向，擇優腐蝕的堿性溶液擇優腐蝕的堿性溶液顯然不再適用。顯然不再適用。研究人員提出利用非擇優腐蝕的酸性腐蝕劑，在鑄造多研究人員提出利用非擇優腐蝕的酸性腐蝕劑，在鑄造多晶硅表面制造類似的絨面結構，增加對光的吸收。到目晶硅表面制造類似的絨面結構，增加對光的吸收。到目前為止，人們研究最多的是前為止，人們研究最多的是HF和和HNO3的混合液的混合液。其中。其中HNO3 作為氧化劑，它與硅反應，在硅的表面產生致

11、密作為氧化劑，它與硅反應，在硅的表面產生致密的不溶于硝酸的的不溶于硝酸的SiO2層，使得層，使得HNO3 和硅隔離，反應停和硅隔離，反應停止；但是二氧化硅可以和止；但是二氧化硅可以和HF反應，生成可溶解于水的絡反應，生成可溶解于水的絡合物六氟硅酸，導致合物六氟硅酸，導致SiO2層的破壞，從而硝酸對硅的腐層的破壞，從而硝酸對硅的腐蝕再次進行，最終使得硅表面不斷被腐蝕。蝕再次進行，最終使得硅表面不斷被腐蝕。2、制結、制結P-N結的制備方法有四種：結的制備方法有四種：合金法、合金法、 擴散法、擴散法、 離子注入法、離子注入法、 薄膜生長法薄膜生長法 晶體硅太陽電池一般利用摻硼的晶體硅太陽電池一般利用

12、摻硼的p型硅作為基型硅作為基底材料，在底材料，在850左右，通過左右，通過擴散五價的磷原子擴散五價的磷原子形成形成n半導體，組成半導體，組成p-n結。結。三、去周邊層三、去周邊層 在擴散過程中，硅片的周邊表面也被擴散，形成在擴散過程中，硅片的周邊表面也被擴散，形成p-n結，結，這將導致電池的正負極連通，造成電池短路，所以需要將擴這將導致電池的正負極連通，造成電池短路，所以需要將擴散邊緣大約散邊緣大約0.05mm0.5mm的的p-n結去除。周邊上存在任何結去除。周邊上存在任何微小的局部短路都會使電池并聯電阻下降，以至成為廢品。微小的局部短路都會使電池并聯電阻下降，以至成為廢品。 四、去四、去PS

13、G 在擴散過程中，三氯氧磷與硅反應產生的副產物在擴散過程中，三氯氧磷與硅反應產生的副產物二氧化硅殘留于硅片表面，形成一層磷硅玻璃（摻二氧化硅殘留于硅片表面，形成一層磷硅玻璃（摻P2O5或或P的的SiO2，含有未摻入硅片的磷源）。磷硅玻，含有未摻入硅片的磷源）。磷硅玻璃對于太陽光線有阻擋作用，并影響到后續減反射膜璃對于太陽光線有阻擋作用，并影響到后續減反射膜的制備，需要去除。的制備，需要去除。 目前電池片生產工藝中，去目前電池片生產工藝中，去PSG常用的方法是酸常用的方法是酸洗。原理為利用氫氟酸與二氧化硅反應，使硅片表面洗。原理為利用氫氟酸與二氧化硅反應，使硅片表面的的PSG溶解。溶解。五、鍍減

14、反射膜五、鍍減反射膜 光照射到平面的硅片表面，其中一部分被反射，光照射到平面的硅片表面，其中一部分被反射，即使對絨面的硅表面，由于入射光產生多次反射而即使對絨面的硅表面，由于入射光產生多次反射而增加了吸收，但也有約增加了吸收，但也有約11%的反射損失。在其上覆的反射損失。在其上覆蓋一層減反射膜層，可大大降低光的反射，增加對蓋一層減反射膜層，可大大降低光的反射，增加對光的吸收。光的吸收。 目前電池片生產工藝中，常見的鍍膜工藝為目前電池片生產工藝中，常見的鍍膜工藝為PECVD（等離子增強化學氣相沉積法）。利用硅烷（等離子增強化學氣相沉積法）。利用硅烷與氨氣在輝光放電的情況下發生反應，在硅片表面與氨

15、氣在輝光放電的情況下發生反應，在硅片表面沉積一層氮化硅減反射膜。增加對光的吸收。沉積一層氮化硅減反射膜。增加對光的吸收。六、印刷電極與燒結六、印刷電極與燒結 太陽電池的關鍵是太陽電池的關鍵是p-n，有了，有了p-n結即可產生光結即可產生光生載流子，但有光生載流子的同時還必須將這些光生載流子，但有光生載流子的同時還必須將這些光生載流子導通出來，為了將太陽電池產生的電流引生載流子導通出來，為了將太陽電池產生的電流引導到外加負載，需要在硅片導到外加負載，需要在硅片p-n結的兩面建立金屬結的兩面建立金屬連接，形成金屬電極。連接，形成金屬電極。 目前，金屬電極主要是利用絲網印刷技術，在目前，金屬電極主要

16、是利用絲網印刷技術，在晶體硅太陽電池的兩面制備成梳齒狀的金屬電極。晶體硅太陽電池的兩面制備成梳齒狀的金屬電極。隨后通過燒結，形成良好的歐姆接觸。隨后通過燒結，形成良好的歐姆接觸。 燒結工藝燒結工藝是將印刷電極后的電池片，在適當的氣氛是將印刷電極后的電池片，在適當的氣氛下，通過高溫燒結，使漿料中的有機溶劑揮發，金屬顆下，通過高溫燒結，使漿料中的有機溶劑揮發，金屬顆粒與硅片表面形成牢固的硅合金，與硅片形成良好的歐粒與硅片表面形成牢固的硅合金，與硅片形成良好的歐姆接觸，從而形成太陽電池的上、下電極。姆接觸，從而形成太陽電池的上、下電極。七、測試包裝七、測試包裝 為了將電池片分組、方便包裝利于后期組件

17、為了將電池片分組、方便包裝利于后期組件生產，以及分析發現制程中的問題，從而加以改生產，以及分析發現制程中的問題，從而加以改善制程。在電池片的最后工藝中，我們將對電池善制程。在電池片的最后工藝中，我們將對電池片進行測試。片進行測試。 測試的原理是利用穩態模擬太陽光或者脈沖測試的原理是利用穩態模擬太陽光或者脈沖模擬太陽光，使電池片形成光電流。對其中的模擬太陽光，使電池片形成光電流。對其中的Isc、Voc、FF、Eff、Rs、Rsh等進行檢測。等進行檢測。組件的生產工藝組件的生產工藝 電池組件加工過程中所包含的制造工藝步驟，電池組件加工過程中所包含的制造工藝步驟，主要為主要為生產準備、單片焊接、單片

18、串接、組件敷設生產準備、單片焊接、單片串接、組件敷設與檢驗、層壓封裝、裝框與裝接線盒、成品終測、與檢驗、層壓封裝、裝框與裝接線盒、成品終測、成品清洗、成品包裝入庫成品清洗、成品包裝入庫等。常見單晶硅片、多晶等。常見單晶硅片、多晶硅片如圖硅片如圖 一、生產準備一、生產準備 電池組件的生產過程中，第一步為生產準備，準電池組件的生產過程中，第一步為生產準備，準備工藝具體如下：備工藝具體如下：1、電池片分撿、電池片分撿 根據根據“生產任務單生產任務單”挑選符合要求的電池片。將挑選符合要求的電池片。將電池片整理成小托，每一托電池片的數量即為一塊組電池片整理成小托，每一托電池片的數量即為一塊組件中電池片的

19、數量。件中電池片的數量。2、焊帶裁剪、焊帶裁剪 根據所生產組件的電池片的不同，依據設計圖紙根據所生產組件的電池片的不同，依據設計圖紙中所表示的尺寸裁剪相應的焊帶待用。中所表示的尺寸裁剪相應的焊帶待用。3、TPT和和EVA膠膜準備膠膜準備 使用自制的切割模具將使用自制的切割模具將EVA膠膜和膠膜和TPT背背膜切割成相應的規格并整理好，放到不同的料膜切割成相應的規格并整理好，放到不同的料架上待用。架上待用。4、鋁合金外框、鋁合金外框 根據所生產電池組件規格的不同，依據設根據所生產電池組件規格的不同，依據設計圖紙中所表示的尺寸加工相應的鋁框待用。計圖紙中所表示的尺寸加工相應的鋁框待用。二、單片焊接二

20、、單片焊接 做好準備工作后，首先進行單片焊接工藝，工做好準備工作后，首先進行單片焊接工藝，工藝具體如下：藝具體如下：1、來料檢查、來料檢查 對上道來料進行檢查，并根據組件設計單片焊對上道來料進行檢查，并根據組件設計單片焊接所需涂錫帶的長度要求將涂錫帶裁剪成規定尺寸接所需涂錫帶的長度要求將涂錫帶裁剪成規定尺寸待用。將電池片一次取出，放入工作臺上，準備焊待用。將電池片一次取出，放入工作臺上，準備焊接。接。2、焊接、焊接 開啟烙鐵開關，開啟加熱臺開關，等溫度達到開啟烙鐵開關，開啟加熱臺開關，等溫度達到規定溫度后開始操作。將電池片放在加熱臺上，一規定溫度后開始操作。將電池片放在加熱臺上，一次對上下電池

21、的主柵線進行焊接。次對上下電池的主柵線進行焊接。3、檢查、檢查 焊好的電池片確認檢查無誤后流入下一道工焊好的電池片確認檢查無誤后流入下一道工序，填寫好流程卡。序，填寫好流程卡。三、單片串接三、單片串接 對單片電池片上下主柵線焊接好后，進行到單片對單片電池片上下主柵線焊接好后，進行到單片串接作業，工藝具體如下串接作業，工藝具體如下:模板選擇模板選擇1、對上道來料進行互撿，將電池片放入工作臺指定位、對上道來料進行互撿，將電池片放入工作臺指定位置，選擇模板。置，選擇模板。 2、電池片的焊接、電池片的焊接 將焊有焊帶的單片電池正極向上，分散放入模板，將焊有焊帶的單片電池正極向上，分散放入模板，焊帶統一

22、朝一個方向整齊地排列在串聯模板上。焊帶統一朝一個方向整齊地排列在串聯模板上。 用電烙鐵依次從右到左焊接電池串組。在每串串聯用電烙鐵依次從右到左焊接電池串組。在每串串聯電池組的最后一片電池主背電極上焊兩根涂錫帶，電池組的最后一片電池主背電極上焊兩根涂錫帶，并露出錫帶尾。在最后一串電池組主背電極上焊兩并露出錫帶尾。在最后一串電池組主背電極上焊兩根涂錫帶，不露出錫帶尾，并將電池片背面清掃干根涂錫帶，不露出錫帶尾，并將電池片背面清掃干凈。凈。3、電池片的擺放、電池片的擺放 準備好干凈的玻璃板，絨面朝上，在絨面上鋪準備好干凈的玻璃板，絨面朝上，在絨面上鋪設設EVA并定位。按照圖紙要求，將電池片串聯組逐并

23、定位。按照圖紙要求，將電池片串聯組逐條依次放在條依次放在EVA上。上。四、組件敷設與檢驗四、組件敷設與檢驗 單片串接結束后，進行到組件的敷設與檢驗工單片串接結束后，進行到組件的敷設與檢驗工藝，工藝具體如下：藝，工藝具體如下：1、電池組拼接、電池組拼接 在敷設臺上用匯流條拼接各串電池組，并在引在敷設臺上用匯流條拼接各串電池組，并在引出線部焊上匯流帶。將拼接后多余的錫帶修整干凈。出線部焊上匯流帶。將拼接后多余的錫帶修整干凈。 2、EVA與與TPT的擺放的擺放 在電池組件上放第二層在電池組件上放第二層EVA膜，按圖紙要求在膜，按圖紙要求在EVA上找出接線盒的位置，并將組件正負極引出在上找出接線盒的位

24、置，并將組件正負極引出在EVA上。在上。在EVA上放上放TPT膜，并按圖紙要求在膜，并按圖紙要求在TPT上上找出接線盒位置，在引出口將組件正負極引出在找出接線盒位置，在引出口將組件正負極引出在TPT上。并固定好上。并固定好TPT的位置。的位置。3、檢驗、檢驗 敷設好后打開光檢驗箱電源，用萬用表檢測組件敷設好后打開光檢驗箱電源，用萬用表檢測組件電性能、正負極連接是否正確等。做好檢測記錄，將電性能、正負極連接是否正確等。做好檢測記錄，將組件放于周轉車，流入下道工序。組件放于周轉車，流入下道工序。五、層壓封裝五、層壓封裝 層壓是電池組件制作的最為關鍵工藝，務必層壓是電池組件制作的最為關鍵工藝，務必小

25、心謹慎。具體工藝如下：小心謹慎。具體工藝如下：1、參數設定、參數設定 打開層壓機電源開關，按圖紙設計要求進行打開層壓機電源開關，按圖紙設計要求進行調試。待參數達到要求后，打開層壓機。調試。待參數達到要求后，打開層壓機。2、來料檢查、來料檢查 對上道來料進行檢查，將合格的電池組件居對上道來料進行檢查，將合格的電池組件居中放在高溫布上，在組件上輕輕將高溫布蓋好。中放在高溫布上，在組件上輕輕將高溫布蓋好。3、層壓、層壓 層壓機打自動擋，合上層壓機蓋，檢查上下室層壓機打自動擋，合上層壓機蓋，檢查上下室真空狀態。層壓時間達到后，取出電池組件。真空狀態。層壓時間達到后，取出電池組件。4、檢查、檢查 對層壓

26、后的電池組件進行檢查，并清理周邊多對層壓后的電池組件進行檢查，并清理周邊多余的余的EVA和和TPT。做好記錄，流入下道工序。做好記錄，流入下道工序。六、裝框與裝接線盒六、裝框與裝接線盒 層壓封裝后，進行到組件的裝框與裝接線盒，層壓封裝后，進行到組件的裝框與裝接線盒，具體工藝如下：具體工藝如下：1、鋁合金準備、鋁合金準備 按要求準備鋁合金，在鋁合金邊框槽內打密封按要求準備鋁合金，在鋁合金邊框槽內打密封硅膠，用角碼將四根鋁合金邊框連接起來，將連接硅膠，用角碼將四根鋁合金邊框連接起來，將連接好的鋁合金框放到打框機上。好的鋁合金框放到打框機上。2、裝框、裝框 將組件放到打框機上，并且把組件放到鋁合將組

27、件放到打框機上，并且把組件放到鋁合金邊框內，開啟啟動裝置把鋁合金邊框壓緊并在金邊框內，開啟啟動裝置把鋁合金邊框壓緊并在組件與鋁合金邊緣四周上密封硅膠。組件與鋁合金邊緣四周上密封硅膠。3、裝接線盒、裝接線盒 按圖紙要求準備接線盒，并將接線盒放置在按圖紙要求準備接線盒，并將接線盒放置在正負電極引出線上，將引出的正負電極放置在接正負電極引出線上，將引出的正負電極放置在接線盒的電極上，用電烙鐵焊接好。線盒的電極上，用電烙鐵焊接好。七、成品終測七、成品終測 裝框與裝接線盒結束后，應對相應的電池組裝框與裝接線盒結束后，應對相應的電池組件檢測，并記錄其性能。具體工藝如下：件檢測，并記錄其性能。具體工藝如下：

28、1、檢測準備工作、檢測準備工作 檢測之前，根據檢測需要，設定環境溫度，檢測之前，根據檢測需要，設定環境溫度，打開測試儀電源開關，進入電腦測試程序。打開測試儀電源開關，進入電腦測試程序。2、成品測試、成品測試 對前道工序進行外觀檢查，合格后進行成品對前道工序進行外觀檢查，合格后進行成品測試。測試。終測時，記錄測試數據，將不同功率組件按終測時，記錄測試數據，將不同功率組件按檔次分類并貼好標簽檔次分類并貼好標簽，流入下一道工序。，流入下一道工序。八、成品清洗八、成品清洗 在包裝入庫前，要對組件進行清洗，具體清在包裝入庫前，要對組件進行清洗，具體清洗工藝如下：洗工藝如下：1、檢查工作、檢查工作 將電池

29、組件放在工作臺上，檢查上道工序的質量。將電池組件放在工作臺上，檢查上道工序的質量。2、清洗、清洗 將正面的硅膠與背面將正面的硅膠與背面TPT上的殘余物清理干凈。上的殘余物清理干凈。清洗后對組件進行自檢。清洗后對組件進行自檢。九、成品包裝入庫九、成品包裝入庫 檢查上道工序的質量，準備包裝紙箱，按照檢查上道工序的質量，準備包裝紙箱，按照組件玻璃面朝外放置，放置組件。最后，用膠帶組件玻璃面朝外放置，放置組件。最后，用膠帶封住紙箱四周，在制定位置貼條碼、打上包帶。封住紙箱四周，在制定位置貼條碼、打上包帶。半導體中的雜質和缺陷能級半導體中的雜質和缺陷能級 理想的晶體結構具有完美的晶格，實際應用的半導體理

30、想的晶體結構具有完美的晶格，實際應用的半導體材料總是會出現各種破壞晶格完美性的現象。首先，原子材料總是會出現各種破壞晶格完美性的現象。首先，原子并不是在晶格的格點靜止不動，而是在其平衡位置附近振并不是在晶格的格點靜止不動，而是在其平衡位置附近振動；其次，半導體材料并不是純凈的，總是本來就含有雜動；其次，半導體材料并不是純凈的，總是本來就含有雜質或為控制半導體材料性質人為摻入雜質；另外實際的半質或為控制半導體材料性質人為摻入雜質；另外實際的半導體材料中有些原子組成晶格時沒有按規則排列，形成各導體材料中有些原子組成晶格時沒有按規則排列，形成各種缺陷，如點缺陷、線缺陷和面缺陷。種缺陷，如點缺陷、線缺

31、陷和面缺陷。 雜質和缺陷的存在破壞了嚴格按周期性有規則排列的雜質和缺陷的存在破壞了嚴格按周期性有規則排列的原子所產生的周期性勢場，有可能在禁帶中引入允許電子原子所產生的周期性勢場，有可能在禁帶中引入允許電子占據的能級，對半導體材料的性質有非常大的影響。占據的能級，對半導體材料的性質有非常大的影響。(一）一）施主雜質、施主能級施主雜質、施主能級 以硅中摻入以硅中摻入族元素，如以摻入磷為例。每個硅原子族元素，如以摻入磷為例。每個硅原子有四個價電子，原子和原子之間以共價鍵方式結合。磷原有四個價電子，原子和原子之間以共價鍵方式結合。磷原子進入半導體硅后，以替位的形式存在，占據硅原子的位子進入半導體硅后

32、，以替位的形式存在，占據硅原子的位置。磷原子有五個價電子，其中四個價電子與周圍四個硅置。磷原子有五個價電子，其中四個價電子與周圍四個硅原子的四個價電子組成四個共價鍵，還剩一個價電子弱束原子的四個價電子組成四個共價鍵，還剩一個價電子弱束縛在磷原子核的周圍，一旦接受能量，這個價電子很容易縛在磷原子核的周圍，一旦接受能量，這個價電子很容易掙脫原子核的束縛，掙脫原子核的束縛，從而可以在整個晶體中運動，成為導電電子，磷原子失去電子從而可以在整個晶體中運動，成為導電電子，磷原子失去電子后成為帶正電的磷離子，稱為正電中心，正電中心是不能移動后成為帶正電的磷離子，稱為正電中心，正電中心是不能移動的。上述電子脫

33、離雜質原子的束縛成為導電電子的過程稱為施的。上述電子脫離雜質原子的束縛成為導電電子的過程稱為施主電離，電離過程所需的最小能量就是它的電離能。主電離，電離過程所需的最小能量就是它的電離能。族雜質族雜質在硅中電離時，能夠釋放電子而產生導電電子并形成正電中心，在硅中電離時，能夠釋放電子而產生導電電子并形成正電中心，稱它們為施主雜質或型雜質。稱它們為施主雜質或型雜質。 用能帶圖表示就是，摻入的磷在能帶中形成施主能用能帶圖表示就是，摻入的磷在能帶中形成施主能級，此能級位于禁帶中間，稱為雜質能級。當電子得到級，此能級位于禁帶中間，稱為雜質能級。當電子得到能量后，就從施主能級上躍遷到導帶成為導電電子，所能量

34、后，就從施主能級上躍遷到導帶成為導電電子，所以施主能級位于離導帶底的下方處。以施主能級位于離導帶底的下方處。（二）受主雜質、受主能級（二）受主雜質、受主能級 以硅中摻入以硅中摻入族元素，如摻入硼為例。硼原子族元素，如摻入硼為例。硼原子進入半導體硅后，也是以替位的形式存在，占據硅進入半導體硅后，也是以替位的形式存在，占據硅原子的位置。硼原子有三個價電子，當它與周圍四原子的位置。硼原子有三個價電子，當它與周圍四個硅原子形成共價鍵時，還缺少一個價電子，只好個硅原子形成共價鍵時，還缺少一個價電子，只好從別處的硅原子中奪取一個價電子來形成共價鍵，從別處的硅原子中奪取一個價電子來形成共價鍵，于是會在硅晶體

35、的共價鍵中產生一個空穴。而硼原于是會在硅晶體的共價鍵中產生一個空穴。而硼原子在接受一個電子后，成為帶負電的硼離子，稱為子在接受一個電子后，成為帶負電的硼離子，稱為負電中心，負電中心也是不能移動的。負電中心，負電中心也是不能移動的。 空穴由于靜電引力作用弱束縛在硼離子的周圍，空穴由于靜電引力作用弱束縛在硼離子的周圍，一旦接受能量，空穴就很容易掙脫硼離子的束縛，從一旦接受能量，空穴就很容易掙脫硼離子的束縛，從而可以在整個晶體中運動，成為導電空穴。上述空穴而可以在整個晶體中運動，成為導電空穴。上述空穴脫離雜質的束縛成為導電空穴的過程稱為受主電離。脫離雜質的束縛成為導電空穴的過程稱為受主電離。摻入的雜

36、質電離時能夠使價帶中的導電空穴增多，稱摻入的雜質電離時能夠使價帶中的導電空穴增多，稱它們為受主雜質或型雜質。它們為受主雜質或型雜質。用能帶圖表示就是，摻入的硼在能帶中形成用能帶圖表示就是，摻入的硼在能帶中形成施主能級施主能級，這，這個能級也位于禁帶中間，同樣是雜質能級。當空穴得到能個能級也位于禁帶中間，同樣是雜質能級。當空穴得到能量后，就從受主能級上躍遷到價帶成為導電空穴，所以受量后，就從受主能級上躍遷到價帶成為導電空穴，所以受主能級位于離價帶頂的上方處。主能級位于離價帶頂的上方處。 1、深能級雜質、深能級、深能級雜質、深能級 在半導體硅中摻入在半導體硅中摻入、族雜質后在禁帶中形成淺族雜質后在

37、禁帶中形成淺能級，其他各族元素摻入硅后也會在硅中形成能級。如能級，其他各族元素摻入硅后也會在硅中形成能級。如果產生的施主雜質能級距離導帶底較遠、受主雜質能級果產生的施主雜質能級距離導帶底較遠、受主雜質能級距離價帶頂較遠，即靠近禁帶中心，這些能級稱為深能距離價帶頂較遠，即靠近禁帶中心，這些能級稱為深能級，相應的雜質稱為深能級雜質。室溫下深能級雜質基級，相應的雜質稱為深能級雜質。室溫下深能級雜質基本不電離，而如果電離時能夠產生多次電離，在禁帶中本不電離，而如果電離時能夠產生多次電離，在禁帶中引入多個能級，這些能級可能是施主能級，也可能是受引入多個能級，這些能級可能是施主能級，也可能是受主能級，還可

38、能同時引入施主能級和受主能級。主能級，還可能同時引入施主能級和受主能級。 深能級雜質含量一般極少，而且較深，它們對深能級雜質含量一般極少，而且較深，它們對半導體材料的電子和空穴濃度影響沒有淺能級雜質顯半導體材料的電子和空穴濃度影響沒有淺能級雜質顯著，但它們對電子和空穴的復合作用比淺能級雜質強，著，但它們對電子和空穴的復合作用比淺能級雜質強，可以成為有效的電子和空穴的復合中心，影響非平衡可以成為有效的電子和空穴的復合中心，影響非平衡少數載流子的壽命。少數載流子的壽命。2、缺陷、缺陷能級、缺陷、缺陷能級 理想的晶體是原子有規則地周期性重復排列的完理想的晶體是原子有規則地周期性重復排列的完美晶體，沒

39、有雜質和缺陷。實際的晶體中存在各種破美晶體，沒有雜質和缺陷。實際的晶體中存在各種破壞晶體完美性的現象，如點缺陷、線缺陷和面缺陷。壞晶體完美性的現象，如點缺陷、線缺陷和面缺陷。這些缺陷也可能在禁帶中引入相應能級，即這些缺陷也可能在禁帶中引入相應能級，即缺陷能級。缺陷能級。 這些缺陷能級和雜質引入的深能級一樣，會影響少這些缺陷能級和雜質引入的深能級一樣，會影響少數載流子的壽命。對于太陽能光電材料而言，則會影響數載流子的壽命。對于太陽能光電材料而言，則會影響太陽能光電轉換效率。因此，太陽能光電材料不僅需要太陽能光電轉換效率。因此，太陽能光電材料不僅需要盡量提高純度，減少雜質能級，而且需要晶體結構盡量

40、盡量提高純度，減少雜質能級，而且需要晶體結構盡量完整，減少晶體缺陷，從而提高太陽能光電轉換效率。完整，減少晶體缺陷，從而提高太陽能光電轉換效率。統計規律：統計規律： 在涉及粒子數目非常多時，我們感興趣的只是這些粒在涉及粒子數目非常多時，我們感興趣的只是這些粒子作為一個整體的統計學狀態，而不是其中某一個粒子的子作為一個整體的統計學狀態，而不是其中某一個粒子的狀態。粒子的統計特征可以用粒子所遵循的統計規律來描狀態。粒子的統計特征可以用粒子所遵循的統計規律來描述。在假設粒子之間不存在相互作用的前提下，通常有三述。在假設粒子之間不存在相互作用的前提下，通常有三種分布函數用來確定粒子在有效能態中的分布規

41、律。種分布函數用來確定粒子在有效能態中的分布規律。麥克斯韋麥克斯韋-波耳茲曼分布函數。這種分布認為粒子是波耳茲曼分布函數。這種分布認為粒子是可以被一一區分開的，而且對每個能態所能容納的?？梢员灰灰粎^分開的，而且對每個能態所能容納的粒子數沒有限制。分布函數為子數沒有限制。分布函數為0( )exp()FEEf Ek T玻色玻色-愛因斯坦分布函數。這種分布認為粒子愛因斯坦分布函數。這種分布認為粒子是全同粒子，不能被一一區分開，不過每個能態是全同粒子，不能被一一區分開，不過每個能態所能容納的粒子數沒有限制。分布函數為所能容納的粒子數沒有限制。分布函數為 01( )exp() 1Ff EEEk T費米費

42、米-狄拉克分布函數。這種分布也認為粒子是全狄拉克分布函數。這種分布也認為粒子是全同粒子，不能被一一區分開，而且每個量子態中只同粒子，不能被一一區分開，而且每個量子態中只允許容納一個粒子。分布函數為允許容納一個粒子。分布函數為 01( )exp() 1Ff EEEk T 是電子的費米分布函數，它描述的是熱平是電子的費米分布函數，它描述的是熱平衡狀態下電子在允許的量子態上分布規律的統計分布衡狀態下電子在允許的量子態上分布規律的統計分布函數，也可以用來表示被電子填充的量子態占總量子函數，也可以用來表示被電子填充的量子態占總量子態的比率。只要知道了費米能級的數值，在一定溫度態的比率。只要知道了費米能級的數值，在一定溫度下，電子各量子態上的統計分布就完全確定了。下，電子各量子態上的統計分布就完全確定了。 ( )f E費米能級：費米能級： 就一個由費米子組成的微觀體系而言，每個就一個由費米子組成的微觀體系而言，每個費米子費米子都處在各自的量子能態上。費米子按照一定的規則（例都處在各自的量子能態上。費米子按照一定的規則（例如如泡利原理泡利原理等）填充在各個可供占據的量子能態上，并等）填充在各個可供占據的量子能態上，并且這種填充過程中每個且這種填充過程中每個費米費米子都占據最低的可供占據的子都占據最低的可供占據的量子態。最