PV的意思：它是英文單詞Photovoltaic的簡寫，中文意思是“光生伏特”（簡稱“光伏”）。在物理學中，光生伏特效應（簡稱為光伏效應），是指光照使不均勻半導體或半導體與金屬組合的不同部位之間產生電位差的現象硅太陽能電池制造工藝流程圖

1、硅片切割，材料準備：

工業制作硅電池所用的單晶硅材料，一般采用坩鍋直拉法制的太陽級單晶硅棒，原始的形狀為圓柱形，然后切割成方形硅片（或多晶方形硅片），硅片的邊長一般為10~15cm，厚度約200~350um，電阻率約1Ω.cm的p型（摻硼）。

2、去除損傷層：

硅片在切割過程會產生大量的表面缺陷，這就會產生兩個問題，首先表面的質量較差，另外這些表面缺陷會在電池制造過程中導致碎片增多。因此要將切割損傷層去除，一般采用堿或酸腐蝕，腐蝕的厚度約10um。

3、制絨：

制絨，就是把相對光滑的原材料硅片的表面通過酸或堿腐蝕，使其凸凹不平，變得粗糙，形成漫反射，減少直射到硅片表面的太陽能的損失。對于單晶硅來說一般采用NaOH加醇的方法腐蝕，利用單晶硅的各向異性腐蝕，在表面形成無數的金字塔結構，堿液的溫度約80度，濃度約1~2%，腐蝕時間約15分鐘。對于多晶來說，一般采用酸法腐蝕。

4、擴散制結：

擴散的目的在于形成PN結。普遍采用磷做n型摻雜。由于固態擴散需要很高的溫度，因此在擴散前硅片表面的潔凈非常重要，要求硅片在制絨后要進行清洗，即用酸來中和硅片表面的堿殘留和金屬雜質。

5、邊緣刻蝕、清洗：

擴散過程中，在硅片的周邊表面也形成了擴散層。周邊擴散層使電池的上下電極形成短路環，必須將它除去。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。目前，工業化生產用等離子干法腐蝕，在輝光放電條件下通過氟和氧交替對硅作用，去除含有擴散層的周邊。

擴散后清洗的目的是去除擴散過程中形成的磷硅玻璃。

6、沉積減反射層：

沉積減反射層的目的在于減少表面反射，增加折射率。廣泛使用PECVD淀積SiN,由于PECVD淀積SiN時,不光是生長SiN作為減反射膜,同時生成了大量的原子氫,這些氫原子能對多晶硅片具有表面鈍化和體鈍化的雙重作用,可用于大批量生產。

7、絲網印刷上下電極：

電極的制備是太陽電池制備過程中一個至關重要的步驟，它不僅決定了發射區的結構，而且也決定了電池的串聯電阻和電池表面被金屬覆蓋的面積。，最早采用真空蒸鍍或化學電鍍技術，而現在普遍采用絲網印刷法，即通過特殊的印刷機和模版將銀漿鋁漿（銀鋁漿）印刷在太陽電池的正背面，以形成正負電極引線。

8、共燒形成金屬接觸：

晶體硅太陽電池要通過三次印刷金屬漿料，傳統工藝要用二次燒結才能形成良好的帶有金屬電極歐姆接觸，共燒工藝只需一次燒結，同時形成上下電極的歐姆接觸。在太陽電池絲網印刷電極制作中，通常采用鏈式燒結爐進行快速燒結。

9、電池片測試：

完成的電池片經過測試分檔進行歸類。硅太陽電池結構示意圖

當光線照射太陽電池表面時，一部分光子被硅材料吸收;光子的能量傳遞給了硅原子，使電子發生了越遷，成為自由電子在P-N結（pnjunction）兩側集聚形成了電位差，當外部接通電路時，在該電壓的作用下，將會有電流流過外部電路產生一定的輸出功率。這個過程的的實質是：光子能量轉換成電能的過程1、太陽能光伏系統的組成和原理

太陽能光伏系統由以下三部分組成：太陽電池組件；充、放電控制器、逆變器、測試儀表和計算機監控等電力電子設備和蓄電池或其它蓄能和輔助發電設備。

太陽能光伏系統具有以下的特點：

-

沒有轉動部件，不產生噪音；

-沒有空氣污染、不排放廢水；由于非晶硅材料具有大量的隙態和深能級，無輻射躍遷是主要的復合過程，因而具有較高的光熱轉換效率，若激光的能量密度達到域值能量密度Ec時，即半導體加熱至熔點溫度，薄膜的表面會熔化，熔化的前沿會以約10m/s的速度深入材料內部，經過激光照射，薄膜形成一定深度的融層，停止照射后，融層開始以108～1010K/s的速度冷卻，而固相和液相之間的界面將以1～2m/s的速度回到表面，冷卻之后薄膜晶化為多晶，隨著激光能量密度的增大，晶粒的尺寸增大，當非晶薄膜完全熔化時，薄膜晶化為微晶或多晶，若激光能量密度小于域值能量密度Ec，即所吸收的能量不足以使表面溫度升至熔點,則薄膜不發生晶化。一般情況下,能量密度增大，晶粒增大，薄膜的遷移率相應增大，當Si膜接近全部熔化時，晶粒最大。但能量受激光器的限制，不能無限增大，太大的能量密度反而令遷移率下降。激光波長對晶化效果影響也很大，波長越長，激光能量注入Si膜越深，晶化效果越好。

ELA法制備的多晶硅薄膜晶粒大、空間選擇性好，摻雜效率高、晶內缺陷少、電學特性好、遷移率高達到400cm2/v.s，是目前綜合性能最好的低溫多晶硅薄膜。工藝成熟度高，已有大型的生產線設備，但它也有自身的缺點，晶粒尺寸對激光功率敏感，大面積均勻性較差。重復性差、設備成本高，維護復雜。隨著時間而上升，這一階段稱為升溫階段。單位時間內溫度的變化量是很容易控制的。在升溫過程結束后，溫度就處于一個穩定階段。最后，當退火爐的電源關掉后，溫度就隨著時間而降低，這一階段稱為冷卻階段。用含氫非晶硅作為初始材料，進行退火處理。平衡溫度控制在600℃以上，納米硅晶粒能在非晶硅薄膜中形成，而且所形成的納米硅晶粒的大小隨著退火過程中的升溫快慢而變化。在升溫過程中，若單位時間內溫度變化量較大時(如100℃/s)，則所形成納米硅晶粒較小(1.6～15nm)；若單位時間內溫度變化量較小(如1℃/s)，則納米硅粒較大(23～46nm)。進一步的實驗表明：延長退火時間和提高退火溫度并不能改變所形成的納米硅晶粒的大小；而在退火時，溫度上升快慢直接影響著所形成的納米硅晶粒大小。為了弄清楚升溫量變化快慢對所形成的納米硅大小晶粒的影響，采用晶體生長中成核理論。在晶體生長中需要兩步：第一步是成核，第二步是生長。也就是說，在第一步中需要足夠量的生長仔晶。結果顯示：升溫快慢影響所形成的仔晶密度。若單位時間內溫度變化量大,則產生的仔晶密度大；反之，若單位時間內溫度變化量小，則產生的仔晶密度小。RTA退火時升高退火溫度或延長退火時間并不能消除薄膜中的非晶部分，薛清等人提出一種從非晶硅中分形生長出納米硅的生長機理：分形生長。從下到上，只要溫度不太高以致相鄰的納米硅島不熔化，那么即使提高退火溫度或延長退火時間都不能完全消除其中的非晶部分。

RTA退火法制備的多晶硅晶粒尺寸小，晶體內部晶界密度大，材料缺陷密度高，而且屬于高溫退火方法，不適合于以玻璃為襯底制備多晶硅。

等離子體增強化學反應氣相沉積（PECVD）

等離子體增強化學反應氣相沉積（PECVD）法是利用輝光放電的電子來激活化學氣相沉積反應的。起初，氣體由于受到紫外線等高能宇宙射線的輻射，總不可避免的有輕微的電離，存在著少量的電子。在充有稀薄氣體的反應容器中引進激發源（例如，直流高壓、射頻、脈沖電源等），電子在電場的加速作用下獲得能量，當它和氣體中的中性粒子發生非彈性碰撞時，就有可能使之產生二次電子，如此反復的進行碰撞及電離，結果將產生大量的離子和電子。由于其中正負粒子數目相等。故稱為等離子體，并以發光的形式釋放出多余的能量，即形成“輝光”。在等離子體中，由于電子和離子的質量相差懸殊，二者通過碰撞交換能量的過程比較緩慢，所以在等離子體內部各種帶電粒子各自達到其熱力學平衡狀態，于是在這樣的等離子體中將沒有統一的溫度，就只有所謂的電子溫度和離子溫度。此時電子的溫度可達104℃，而分子、原子、離子的溫度卻只有25～300℃。所以，從宏觀上來看，這種等離子的溫度不高，但其內部電子卻處于高能狀態，具有較高的化學活性。若受激發的能量超過化學反應所需要的熱能激活，這時受激發的電子能量（1～10eV）足以打開分子鍵，導致具有化學活性的物質產生。因此，原來需要高溫下才能進行的化學反應，通過放電等離子體的作用，在較低溫度下甚至在常溫下也能夠發生。>

PECVD法沉積薄膜的過程可以概括為三個階段：

1.SiH4分解產生活性粒子Si、H、SiH2和SiH3等；

2.活性粒子在襯底表面的吸附和擴散；

3.在襯底上被吸附的活性分子在表面上發生反應生成Poly-Si層，并放出H2；研究表面，在等離子體輔助沉積過程中，離子、荷電集團對沉積表面的轟擊作用是影響結晶質量的重要因素之一。克服這種影響是通過外加偏壓抑制或增強。對于采用PECVD技術制備多晶體硅薄膜的晶化過程,目前有兩種主要的觀點：一種認為是活性粒子先吸附到襯底表面,再發生各種遷移、反應、解離等表面過程,從而形成晶相結構，因此,襯底的表面狀態對薄膜的晶化起到非常重要的作用；另一種認為是空間氣相反應對薄膜的低溫晶化起到更為重要的作用,即具有晶相結構的顆粒首先在空間等離子體區形成,而后再擴散到襯底表面長大成多晶膜。對于SiH4:H2氣體系統,有研究表明,在高氫摻雜的條件下,當用RFPECVD的方法沉積多晶硅薄膜時,必須采用襯底加熱到600℃以上的辦法,才能促進最初成長階段晶核的形成。而當襯底溫度小于300℃時,只能形成氫化非晶硅(a-Si:H)薄膜。以SiH4:H2為氣源沉積多晶硅溫度較高，一般高于600℃，屬于高溫工藝，不適用于玻璃基底。目前有報道用SiC14:H2或者SiF4:H2為氣源沉積多晶硅，溫度較低，在300℃左右即可獲得多晶硅，但用CVD法制備得多晶硅晶粒尺寸小，一般不超過50nm，晶內缺陷多，晶界多。

金屬橫向誘導法(MILC)

20世紀90年代初發現a-Si中加入一些金屬如Al，Cu，Au，Ag，Ni等沉積在a-Si∶H上或離子注入到a-Si∶H薄膜的內部，能夠降低a-Si向p-Si轉變的相變能量，之后對Ni/a-Si:H進行退火處理以使a-Si薄膜晶化，晶化溫度可低于500℃。但由于存在金屬污染未能在TFT中應用。隨后發現Ni橫向誘導晶化可以避免孿晶產生，鎳硅化合物的晶格常數與單晶硅相近、低互溶性和適當的相變能量，使用鎳金屬誘導a-Si薄膜的方法得到了橫向結晶的多晶硅薄膜。橫向結晶的多晶硅薄膜的表面平滑，具有長晶粒和連續晶界的特征，晶界勢壘高度低于SPC多晶硅的晶界勢壘高度，因此，MILCTFT具有優良的性能而且不必要進行氫化處理。利用金屬如鎳等在非晶硅薄膜表面形成誘導層，金屬Ni與a-Si在界面處形成NiSi2的硅化物，利用硅化物釋放的潛熱及界面處因晶格失錯而提供的晶格位置，a-Si原子在界面處重結晶，形成多晶硅晶粒，NiSi2層破壞，Ni原子逐漸向a-Si層的底層遷移，再形成NiSi2硅化物，如此反復直a-Si層基本上全部晶化，其誘導溫度一般在500℃，持續時間在10小時左右，退火時間與薄膜厚度有關。

金屬誘導非晶硅晶化法制備多晶硅薄膜具有均勻性高、成本低、相連金屬掩蔽區以外的非晶硅也可以被晶化、生長溫度在500℃。但是MILC目前它的晶化速率仍然不高，并且隨著熱處理時間的增長速率會降低。我們采用MILC和光脈沖輻射相結合的方法，實現了a-Si薄膜在低溫環境下快速橫向晶化，得到高遷移率、低金屬污染的多晶硅帶。