BasicknowledgeofsolarcellBasicknowledgeofsolarcellOutline太陽能電池太陽能電池分類晶體硅電池的工藝電池效率總結Outline太陽能電池太陽能電池產業鏈工業硅6N以上高純多晶硅單晶硅棒多晶硅錠物理化學處理高溫熔融單晶硅片多晶硅片組件系統太陽能電池產業鏈工業硅6N以上高純多晶硅單晶硅棒多晶硅錠物理太陽能電池結構

太陽能電池分為單晶電池和多晶電池，但是它們的結構基本一樣，都有以下部分組成單晶電池多晶電池鋁硅形成背面硅基體擴散層藍色氮化硅絨面表面主柵線表面細柵線太陽能電池結構太陽能電池分為單晶電池和多晶電池，太陽能電池分類現有的太陽能電池可以分成以下幾類：晶體硅單晶硅：無錫尚德(Suntech)、南京中電(ChinaSunergy)、河北晶澳(JingaoSolar)等。多晶硅：天威英利(YingliGreenEnergy)、常州天合(TrinaSolar)、蘇州阿特斯(CSI)等。薄膜非晶硅：天威薄膜、杭州正泰、南通強生等碲化鎘(CdTe)：美國Firstsolar銅銦鎵硒(CIGS)：美國Nanosolar太陽能電池分類現有的太陽能電池可以分成以下幾類：晶體硅單晶硅太陽能電池分類

染料敏化太陽能電池（DyeSensitiveSolarCell)有機薄膜太陽能電池（OrganicFilmSolarCell)納米量子點太陽能電池（NanometerQuantumDotSolarCell)未來電池太陽能電池分類染料敏化太陽能電池（DyeSensit晶體硅太陽能電池工藝簡介

晶體硅電池工藝分為單晶硅電池工藝和多晶硅電池工藝，它們大體上相同，最大的不同在于第一步的清洗制絨，工藝步驟如下：

硅片清洗、制絨工藝（單晶硅用堿液制絨面，多晶硅用HF和HNO3混合酸制絨面）擴散工藝（企業中采用的是POCl3液態源擴散）邊緣刻蝕工藝氫氟酸清洗工藝（去磷硅玻璃）（去PSG）

PECVD鍍膜工藝印刷燒結工藝測試工藝晶體硅太陽能電池工藝簡介晶體硅電池工藝分為單晶1硅片清洗制絨

目的：清洗是為了除去沾污在硅片上的各種雜質，包括油脂、金屬離子、塵埃等；表面刻蝕制絨(SDE,texture)是為了除去硅片表面的切割損傷層，同時得到合理的粗糙表面，減小光在表面的反射，增加光尤其是長波長光在硅片內傳輸路徑，獲得適合擴散制p-n結要求的硅表面。

單晶硅各向異性，我們采用強堿氫氧化鈉(NaOH)腐蝕制絨，而多晶硅是各向同性，采用強酸硝酸和氫氟酸(HNO3+HF)腐蝕制絨。1硅片清洗制絨目的：清洗是為了除去沾污在硅片上的各種雜質1硅片清洗制絨單晶硅電池在掃描電鏡下放大1500倍的制絨表面多晶硅電池在掃描電鏡下放大1000倍的制絨表面1硅片清洗制絨單晶硅電池在掃描電鏡下放大1500倍的制絨表面1硅片清洗制絨清洗后硅片質量監控：腐蝕量計算、反射率、少子壽命的測試。硅片要求表面光亮，無肉眼可見沾物，無崩邊、缺角、穿孔等可視缺陷，即為合格品。清洗制絨常用設備廠家：單晶硅：無錫瑞能、深圳捷佳創、48所多晶硅：德國RENA、Schmid1硅片清洗制絨清洗后硅片質量監控：腐蝕量計算、反射率、少子2擴散制p-n結目的：在P型硅片的表面擴散(diffusion)進一薄層磷，以形成0.3-0.6微米左右深的淺p-n結，p-n結形成后，能在硅片內產生電場，當光照射到硅片上被吸收產生電子-空穴對時，電場能將電子-空穴對分開，產生電流。擴散的原理：擴散是自然界普遍存在一種規律。所謂擴散，就是物體存在濃度不均勻時，從高濃度流動到低濃度直至平衡的一種現象。當磷沉積在硅片表面后，表面與內部存在濃度梯度，磷原子在高溫驅動下穿過晶格到達其平衡位置，在硅片片面形成n型層。2擴散制p-n結目的：在P型硅片的表面擴散(diffus2擴散制p-n結擴散后硅片的監控：測試方塊電阻R□

(sheetresistance)，R□可理解為在硅片上正方形薄膜兩端之間的電阻，他與薄膜的電阻率和厚度有關，與薄膜的尺寸無關。通過的R□測試，可以近似比較磷擴散的平均深度。擴散后的硅片要求表面光亮且無肉眼可見沾物，無崩邊、缺角、孔洞等可視缺陷才視為合格品。擴散后的多晶硅硅片2擴散制p-n結擴散后硅片的監控：測試方塊電阻R□(s2擴散制p-n結擴散的分類：鏈式擴散：diffusioninline管式擴散：diffusionintube擴散設備主要廠家：中國：48所德國：Tempress、Centrotherm、Schmid單面擴散雙面擴散管式：48所、Tempress、Centrotherm鏈式：Schmid2擴散制p-n結擴散的分類：鏈式擴散：diffusion3周邊刻蝕目的：擴散過程中，硅片的外圍表面導電類型都變成了n型。此工序就是利用等離子體刻蝕機刻蝕(etching)硅片邊緣，以使前表面與背表面的n型層隔斷，防止電池做出來以后正負極出現短路。如圖所示：雙面擴散的周邊刻蝕3周邊刻蝕目的：擴散過程中，硅片的外圍表面導電類型都變成干法刻蝕等離子體刻蝕激光刻蝕國內：等離子體刻蝕—48所，捷佳創國外：激光刻蝕—德國Rofin濕法刻蝕—德國RENA刻蝕分類濕法刻蝕干法刻蝕等離子體刻蝕激光刻蝕國內：等離子體刻蝕—48所，捷佳4氫氟酸清洗目的：硅片在擴散的過程中表面生成了氧化硅(SiO2)，它和磷的氧化物形成磷硅玻璃(PSG:phosphatesilicateglass),玻璃層的存在會在電極印刷過程中，影響到金屬電極和硅片的接觸，降低電池的轉換效率，同時玻璃層還有多種金屬離子雜質，會降低少子壽命，因此引入HF清洗工藝。HF酸清洗設備一般與第一道工序制絨清洗設備同步配置。常用設備廠家：單晶硅：無錫瑞能、深圳捷佳創，48所多晶硅：德國RENA4氫氟酸清洗目的：硅片在擴散的過程中表面生成了氧化硅(Si5PECVD鍍膜PECVD定義：等離子體增強型化學氣相沉積，英文PlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition縮寫PECVD鍍膜的目的：太陽光照射到硅片表面被硅片吸收透射的同時，也會有很大一部分光從該面反射掉，這就大大減少了太陽能的利用率，所以要在硅片表面接觸陽光的一側鍍上一層減反射膜，當薄膜的厚度是入射光在薄膜中波長的1/4時，在薄膜的兩個面上反射的光，路程差恰好等于半個波長，因而互相抵消，這就大大減少了光的反射損失，增強了吸收光的強度，提高電池效率。5PECVD鍍膜PECVD定義：等離子體增強型化學氣相

德國Centrotherm(tube)5PECVD鍍膜PECVD鍍膜設備國內：48所國外：德國Roth&Rau(inline)，德國Centrotherm(tube)5PECV單體硅PECVD鍍膜后效果圖5PECVD鍍膜單體硅PECVD鍍膜后效果圖5PECVD鍍膜6印刷燒結目的：通過絲網印刷(screenprinting)在太陽能電池的兩面制作金屬電極、正面收集電子，背面電極利于焊接以及組件(module)的制成，是硅片制成電池的重要環節。燒結(firing)則是為了將作為電極的粘稠漿料烘干，同時完成金屬與硅片的合金化，便于電極收集電子。6印刷燒結目的：通過絲網印刷(screenprintin

銀漿SiNX減反膜p-n結硅基片銀鋁漿、鋁漿網版刮刀漿料基板絲網印刷平臺絲網印刷過程示意圖燒結后電池結構示意圖6印刷燒結銀漿SiNX減反膜p-n結網版刮刀漿料基板絲6印刷燒結主柵線(busbar)細柵線(fingergrid)多晶硅硅片印刷燒結后得到的電池(solarcell)示意圖6印刷燒結主柵線(busbar)細柵線(fingerg6印刷燒結印刷設備：45所，Baccini，Asys，DEK-J燒結設備：Despatch，BTU，Centrotherm6印刷燒結印刷設備：45所，Baccini，Asys，D7測試分選目的：繪制I-V曲線圖，測試出電池的各項電性能參數(包括電池效率)，把電參數相近的分為一類(通常為效率相近)，同一類電池片按照不同顏色分選包裝。太陽能電池轉化效率(conversionefficiencyofthesolarcell)：定義為Eff=Pm/MS，即受光照射的太陽電池的最大功率與入射到該電池上的全部功率的百分比。(M為標準輻照強度1000W/m2；S為電池的面積)7測試分選目的：繪制I-V曲線圖，測試出電池的各項電性能參7測試分選I/PMIVPmIscVmImVoc00IscVoc太陽能電池測試標準條件為：25℃、AM1.5、1000W/m2圖中Voc表示開路電壓，Isc表示短路電流，Pm表示最大功率，Im最大電流，Vm最大電壓。定義填充因子FF=Pm/(VocIsc)=ImVm/(VocIsc)，故電池效率還可以表達為：Eff=Pm/MS=FFVocIsc/1000S，S單位為m2。7測試分選I/PMIVPmIscVmImVoc00IscV開路電壓Voc：opencircuitvoltage短路電流Isc：shortcircuitcurrent填充因子FF：fillingfactor最大功率Pm：maximumpower轉換效率Eff：conversionefficiency7測試分選：、、、測試分選設備德國berger美國spire美國GT芬蘭endeas開路電壓Voc：opencircuitvoltage7電池效率總結

綜合世界上目前各個廠家生產的太陽能電池，平均效率差異較大，原材料不同引起的效率差別也很明顯。單晶硅(monocrystallinesilicon)太陽能電池：平均效率在16.5%-18%之間多晶硅(