太阳能电池用硅片和电池片的在线光致发光分析方法-中国有色金属标准
行业标准《太阳能电池用硅片和电池片的在线光致发光分析方法》编制说
明（送审稿）
一工作简况
1.标准涉及的分析方法概况
行业标准《太阳能电池用硅片和电池片的在线光致发光分析方法》中规定了太阳能电池用硅片和电池片的光致发光分析方法。本标准采用光致发光法获取硅片或电池片的光致发光图像，再通过图像处理系统对图片进行分析。
2.任务来源
根据工业和信息化部二0一二年三月二十六日的《关于印发2012年第一批行业标准制修订计划的通知》，由全国半导体材料和设备标准化技术委员会材料分技术委员会负责计划编号为xxxxxx的行业标准《太阳能电池用硅片和电池片的在线光致发光分析方法》的制定工作。
3.标准项目申报单位简况
全国半导体材料和设备标准化技术委员会材料分技术委员会是专门负责全国半导体材料方面的国家标准和行业标准工作的领导机构，负责领导、组织和协调半导体材料方面有关产品标准、工艺规范以及检测标准等，涵盖IC级、光伏、LED、LCD等多个领域的半导体材料和衬底材料等。目前会员包括各领域的研究所、生产厂家和设备供应商。
近年来，全国半导体材料和设备标准化技术委员会材料分技术委员会紧紧跟随技术进步和行业发展的需求，依托下属会员单位的协作和支持，不但制定或修订了很多行业急需的国家标准和行业标准，而且还根据着眼于技术的未来发展，本着促进技术进步和行业发展的目的，特别是在光伏和LED领域，制定或修订了多项具有前瞻性的标准，为促进我国光伏行业和LED行业的标准化做出了很大贡献。
2012年，由于其卓有成效的工作和丰硕的成果，材料分技术委员会被评为全国半导体材料和设备技术委员会的先进分技术委员会。
4.本标准主要起草人
唐贺杰工程师
任皓工程师
贺东江教授级高工
卫国军主任
黄黎总经理
5.主要工作过程
5.1本标准的制定工作于2013年初由全国半导体设备和材料标准化技术委员会材料分技术委员会提出，并责成瑟米莱伯贸易（上海）有限公司具体负责本标准的编写工作，本标准编制小组随之成立。随后编制小组对本标准中的相关工作进行了计划和分工。
5.2了解太阳能行业对于硅片或电池片光致发光分析的要求和实用性。通过对硅片的光致发光图像进行分析，可以获取硅片中可能影响电池转化效率的各种缺陷的相关信息；通过对电池片的光致发光图像进行分析，可以了解电池片中各种缺陷的相关信息。硅片和电池片的光致发光分析已经成为太阳能行业中硅片和电池片质量控制的重要手段。
5.3调查太阳能行业中目前使用的光致发光分析设备的类型及其测试原理。目前行业中主要采用光学法在线检测并分析硅片，光学法具有非接触、测试速度快、准确性高等优点，为硅片质量控制提供了有效的监控。
5.4对各种影响测试的因素进行分析。
5.5 2013年5月在绍兴召开的国家标准讨论会，与会的41位专家、代表对本标准的草稿提出了很多建设性的意见和建议，根据专家反馈的建议对标准草稿进行了相关修改，形成了预审稿，提交至2013年10月25日成都标准会议审议讨论。
5.6 2013年10月，在成都召开的标准会议上，与会的来自家单位的位专家、代表对本标准的预审稿进行了审议，并再次提出很多宝贵的意见和修改建议，最后于2013年月形成最后的终审稿，提交至201 年月召开的标委会审议讨论。
5.7为了验证本标准中的涉及到的测量技术的精确性和精密度，在2013年进行了实验和复验。所有的实验数据和结果分析，都包含在本编制说明之后所附的实验报告中。
6.本标准的意义
近年来世界各国对太阳能发电这一绿色新兴产业的重视程度越来越高，我国也加大了对太阳能行业的投入。经过这些年的快速发展，目前我国已经成为了世界第一的太阳能生产大国。随着国内太阳能生产工艺的不断进步，提高产品质量以及转换效率成为各大厂家关注的重点。包括硅片和电池片的光致发光分析技术在内的硅片自动化分选技术已成为太阳能用电池片质量控制的重要手段。
硅片中的位错、沾污等缺陷的存在会导致硅片制作为成品电池片后电池片的转换效率。通过在自动化设备上配置光致发光分析装置，可以获得硅片高密度位错、沾污等会影响电池效率的缺陷信息，在此基础上对硅片的质量进行评估，从而有效地对硅片质量进行控制和指导电池生产以提高生产效益。
硅片光致发光分析技术具有非接触、准确度高、速度快等特点，目前该技术已经广泛地应用于各厂家
的硅片分选系统中，但是不同厂家之间缺乏一个共同比对的标准。本标准可以为各厂家或厂商之间提供一个共同的可供参考的测试方法，从而达到产品测试结果的一致性。
目前我国太阳能行业中尚无硅片和电池片在线光致发光分析方法的标准，本标准的制定能够对太阳能行业的生产起到指导和规范的作用。
二本标准编制的原则和依据
1.标准编制原则
1.1标准的编写格式按国家标准GB/T1.1-2009 《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》的统一规定和要求进行编写。
1.2 本标准结合了国内外太阳能生产技术现状和太阳能行业未来的发展趋势，并广泛征求了各厂家的相关专家和技术人员的意见。
1.3 本标准编制原则是为我国太阳能行业的生产提供一个共同参考的基础。
2.标准的主要内容及依据
本标准的主要内容及依据如下：
2.1 本标准的主要内容
本标准主要介绍了硅片和电池片的在线光致发光分析方法、测试原理、干扰因素、相关测试仪器、测量步骤以及实验报告。本标准建议采用光学法检测、分析硅片和电池片的位错、金属沾污，该方法具有测量速度快、非接触、测量精度高等特点，使用该方法分析硅片和电池片能够有效控制生产成本。目前，该方法在国内外太阳能行业中被广泛采用，得到各生产厂家的一致认可。
2.2 本标准依据
A：相关标准：
GB/T 14264 半导体材料术语
B：目前业界常用的分析方法
业界常用的在线光致发光分析方法为光学法，在线光致发光分析方法具有速度快、无接触等特点。该技术通常应用于全自动在线测量系统，能够很好地满足工业化生产的需求。
2.3 重复性和精确性
验证试验情况和测试结果如下：
本标准验证试验用硅片样品由镇江环太硅科技有限公司和绍兴精工科技股份有限公司提供。
本标准采用单、多晶硅片样品，在3个实验室中进行了重复性和精确性测试。测试地点包括：
通过数据分析，可以看出在线光致发光分析仪器在严格执行设备的检定、校准及选择同样测试条件后，在一定的范围内，本标准具有较好的准确性，可以达到满足要求的重复性，在所测量的范围内具有可接受的不确定度，不同设备间的比对也是可以接受的。
具体测试数据、结果统计以及数据分析全部列在实验报告中，作为附录列于本编制说明之后。
2.4 征求意见情况
本标准草稿、征求意见稿、预审稿和审定稿最后定稿前，先后征求了共x家单位或公司的意见:
三标准水平分析
目前国内尚没有针对太阳能电池用硅片和电池片在线光致发光分析方法的标准，另外，国内太阳能行业中，对于硅片和电池片的位错、金属沾污也没有一个共同的检测分析标准与方法。本标准为首次制定，能够为国内太阳能行业的生产提供共同的参考方向与基础。基于上述原因，本标准编制小组认为，本标准在很多方面具有开创性的工作，达到了国内先进水平，建议推荐为行业标准。
四与有关的现行法律、法规和强制性国家标准的关系
本标准与现行法律、法规不存在任何冲突。
由于是首次制定，本标准与现行的强制性国家标准也不存在任何相左的规定。
五重大分歧意见的处理经过和依据
表1：意见汇总表
六标准作为强制性或推荐性标准的建议
建议本标准为推荐性行业标准。
七贯彻标准的要求和措施建议
硅片和电池片的在线光致发光分析方法主要应用于切片生产中出货检查和电池片厂来料检查以及电池片厂成品电池检查，该技术的应用可以从源头上按照位错、金属沾污缺陷不同，将硅片挑选出来，能够较好地优化硅片在后续制程中的良品率，从而有效降低生产成本；或是对成品电池的断栅、黑心缺陷进行检测，优化电池片良品率。该技术目前已广泛应用于各太阳能生产商。
建议硅片生产厂家和太阳能电池片生产商在使用本标准规定的分析方法时，能够相互交流与沟通，充分了解测量中的影响因素，以便更好地相互理解硅片和电池片光致发光分析结果的差异，从而更好地促进我国光伏行业的技术进步。
八废止现行有关标准的建议
标准为首次制定，实施本标准与现有的其他标准没有冲突之处。
九其他应予说明的事项
9.1 本标准为方法标准。
十预期效果
本标准是首次制定，考虑到硅片的特性，推荐使用光学检测方法，期望能够为太阳能行业硅片和电池片的在线光致发光分析提供一种经济、简单、可行的测试方法。本标准的实施，必将会促进太阳能行业内对于在线光致发光分析方法的认知与使用，从而有效提升硅片生产成本的控制。
最后编制小组也向所有为本标准的成稿做出贡献的所有领导、专家和单位表示诚挚的谢意！
《太阳能电池用硅片和电池片的在线光致发光分析方法》起草小组
2013年10月
硅太阳能电池制造工艺流程图
硅太阳能电池制造工艺流程图 1、硅片切割，材料准备：工业制作硅电池所用的单晶硅材料，一般采用坩锅直拉法制的太阳级单晶硅棒，原始的形状为圆柱形，然后切割成方形硅片（或多晶方形硅片），硅片的边长一般为10~15cm，厚度约200~350um，电阻率约1.cm的p型（掺硼）。 2、去除损伤层： 1、硅片切割，材料准备： 工业制作硅电池所用的单晶硅材料，一般采用坩锅直拉法制的太阳级单晶硅棒，原始的形状为圆柱形，然后切割成方形硅片（或多晶方形硅片），硅片的边长一般为10~15cm，厚度约200~350um，电阻率约1Ω.cm的p型（掺硼）。 2、去除损伤层： 硅片在切割过程会产生大量的表面缺陷，这就会产生两个问题，首先表面的质量较差，另外这些表面缺陷会在电池制造过程中导致碎片增多。因此要将切割损伤层去除，一般采用碱或酸腐蚀，腐蚀的厚度约10um。 3、制绒： 制绒，就是把相对光滑的原材料硅片的表面通过酸或碱
腐蚀，使其凸凹不平，变得粗糙，形成漫反射，减少直射到硅片表面的太阳能的损失。对于单晶硅来说一般采用NaOH 加醇的方法腐蚀，利用单晶硅的各向异性腐蚀，在表面形成无数的金字塔结构，碱液的温度约80度，浓度约1~2%，腐蚀时间约15分钟。对于多晶来说，一般采用酸法腐蚀。 4、扩散制结： 扩散的目的在于形成PN结。普遍采用磷做n型掺杂。由于固态扩散需要很高的温度，因此在扩散前硅片表面的洁净非常重要，要求硅片在制绒后要进行清洗，即用酸来中和硅片表面的碱残留和金属杂质。 5、边缘刻蚀、清洗： 扩散过程中，在硅片的周边表面也形成了扩散层。周边扩散层使电池的上下电极形成短路环，必须将它除去。周边上存在任何微小的局部短路都会使电池并联电阻下降，以至成为废品。目前，工业化生产用等离子干法腐蚀，在辉光放电条件下通过氟和氧交替对硅作用，去除含有扩散层的周边。扩散后清洗的目的是去除扩散过程中形成的磷硅玻璃。 6、沉积减反射层： 沉积减反射层的目的在于减少表面反射，增加折射率。
太阳能EL检测仪是如何实现电池片缺陷检测的
太阳能EL检测仪是如何实现电池片缺陷检测的？ EL检测仪，又称场致发光测试，是跟据硅材料的电致发光原理对组件进行缺陷检测及生产工艺监控的专用测试设备。利用红外测试方式对电池片组件进行测试，达到EL成像模式，从而可以查看是否有电池片组件内部有电池片破裂、隐裂、黑心片、烧结断栅严重、虚焊、脱焊等情况再进入下道工序，因为通电发的光与PN结中离子浓度有很大的关系，也因此可以根据EL的电脑反映出来的图像来判断硅片内部的是否异常。从而保证太阳能电池组件的质量。 然而硅片是太阳能电池片的载体，硅片质量的好坏直接决定了太阳能电池片转换效率的高低以及电池组件发电效率。太阳能电池片的是否有缺陷需要通过EL缺陷检测仪来判断，这样一道检测和分选的工序可以大大减少市面上不良太阳能电池片的流通和销售，从而较小层面的降低组件功率受损。因此对太阳能电池硅片质量检测在生产和实验中显得尤为重要。 我们日常所能用得到的太阳能电池硅片有单晶硅片和多晶硅片，硅片在生产过程中由于制作条件的随机性，生产出来的电池性能不尽相同或多或少地存在一些缺陷。多晶硅片常见的缺陷有边缘不纯、位错缺陷，单晶硅片常见的缺陷有漩涡缺陷。硅片缺陷的存在会极大地降低电池片的发电效率，减少电池组件的使用寿命，甚至影响光伏发电系统的稳定性。为了有效的将性能一致或相近的电池组合在一起，所以应根据其性能参数进行分类；电池测试即通过测试电池的输出参数（电流和电压）的大小对其进行分类。以提高电池的利用率，从而生产出质量合格的电池组件。 日常实验和应用中，我们较常用的电池硅片缺陷检测就是采用EL缺陷检测仪。EL缺陷检测仪通过1-1.5倍Isc的电流后硅片会发出1000-1100nm的红外光对太阳能电池硅片进行缺陷检测，那么太阳能电池硅片会有哪几种缺陷情况存在呢？跟着小编一起往下看： 缺陷种类一：黑心片 通过EL照片反映出的黑心片主要形成原因是该区域没有1150红外光发出，故导致红外相片中反映出黑心片的效果图。这种黑心片的形成是由于其中心部位的电阻率偏高。和它硅衬底少数载流子浓度有关。 缺陷种类二：黑团片 在生产过程中，由于硅片厂家一再在强调缩短晶体定向凝固时间，熔体潜热释放与热场温度梯度失配，晶体生长速率加快，过大的热应力导致硅片内部位错缺陷。 缺陷种类三：短路黑片（非短路黑片） 组件单串焊接过程中造成的短路；组件层压前，混入了低效电池片造成的后果形成的短路黑片；而边缘发亮的黑片我们称之为非短路黑片，它主要是由于硅片使用上错用N型片，造成PN结反，短路的电池片不能对外提供功率，输出功率和IV测试曲线也随之降低。造成整个组件功率和填充因子受影响。 缺陷种类四：断栅片
硅太阳能电池的结构及工作原理
硅太阳能电池的结构及 工作原理 集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）
一.引言： 太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源。也是清洁能源，不产生任何的环境污染。?? 当电力、煤炭、石油等不可再生能源频频告急，能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈时，越来越多的国家开始实行“阳光计划”，开发太阳能资源，寻求经济发展的新动力。欧洲一些高水平的核研究机构也开始转向可再生能源。在国际光伏市场巨大潜力的推动下，各国的太阳能电池制造业争相投入巨资，扩大生产，以争一席之地。 全球太阳能电池产业1994-2004年10年里增长了17倍，太阳能电池生产主要分布在日本、欧洲和美国。2006年全球太阳能电池安装规模已达1744MW，较2005年成长19％，整个市场产值已正式突破100亿美元大关。2007年全球太阳能电池产量达到3436MW，较2006年增长了56%。 中国对太阳能电池的研究起步于1958年，20世纪80年代末期，国内先后引进了多条太阳能电池生产线，使中国太阳能电池生产能力由原来的3个小厂的几百kW一下子提升到4个厂的4.5MW，这种产能一直持续到2002年，产量则只有2MW左右。2002年后，欧洲市场特别是德国市场的急剧放大和无锡尚德太阳能电力有限公司的横空出世及超常规发展给中国光伏产业带来了前所未有的发展机遇和示范效应。 目前，我国已成为全球主要的太阳能电池生产国。2007年全国太阳能电池产量达到1188MW，同比增长293%。中国已经成功超越欧洲、
日本为世界太阳能电池生产第一大国。在产业布局上，我国太阳能电池产业已经形成了一定的集聚态势。在长三角、环渤海、珠三角、中西部地区，已经形成了各具特色的太阳能产业集群。 中国的太阳能电池研究比国外晚了20年，尽管最近10年国家在这方面逐年加大了投入，但投入仍然不够，与国外差距还是很大。政府应加强政策引导和政策激励，尽快解决太阳能发电上网与合理定价等问题。同时可借鉴国外的成功经验，在公共设施、政府办公楼等领域强制推广使用太阳能，充分发挥政府的示范作用，推动国内市场尽快起步和良性发展。 太阳能光伏发电在不远的将来会占据世界能源消费的重要席位，不但要替代部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体。预计到2030年，可再生能源在总 绿色环保节能太阳能 能源结构中将占到30％以上，而太阳能光伏发电在世界总电力供应中的占比也将达到10％以上；到2040年，可再生能源将占总能耗的50％以上，太阳能光伏发电将占总电力的20％以上；到21世纪末，可再生能源在能源结构中将占到80％以上，太阳能发电将占到60％以上。这些数字足以显示出太阳能光伏产业的发展前景及其在能源领域重要的战略地位。由此可以看出，太阳能电池市场前景广阔。 在太阳能的有效利用当中；大阳能光电利用是近些年来发展最快，最具活力的研究领域，是其中最受瞩目的项目之一。
(完整版)钙钛矿太阳能电池研究综述
钙钛矿太阳能电池 引言 21世纪以来，人口急剧增长，能源和环境问题日益明显。目前，人们主要消耗的是不可再生能源，例如煤、天然气、石油等化石燃料。而未来人类还需大量的能源，故人类正在积极开发新能源。 而太阳能具有清洁、无污染、分布广并且能量充分，是目前广大科研人员的研究重点。而光伏为开发太阳能的主要对象，主要其具有安全、清洁、成本低廉等优点。目前，市场上主要为第一代硅基太阳能电池，大约占了90%，其余的约10%被CdTe和GIGS为代表的第二代薄膜太阳能电池所占据。然而，硅基太阳能电池在原材料和制造上，其成本都比较高，工艺较复杂。因此，人们正在努力开发高效率、低成本的新型太阳能电池。如钙钛矿太阳能电池[1]。 近年来，钙钛矿太阳能电池由于光电效率高，工艺简单等一些优异性能而受到人们的广泛关注。现如今广大研究人员正在大力研究，开发钙钛矿太阳能电池，其光电转化效率正在不断突破、提高，有可能达到甚至超过单晶硅太阳电池（25.6%）的水平。其中钙钛矿太阳能电池的光电转化效率被证实已达到了20. 1%[2]，这项重大的成就于2013 年度，成功被Science 评选为十大科学突破之一[3]。 一钙钛矿太阳能电池的发展历程 人们从十年以前就开始研究钙钛矿型结构化合物，刚开始由于其具有优异的光子传导性以及半导体特性，而被应用于薄膜晶体管和有机发光二极管中。[4] 2009 年，Miyasaka 等[5]首先制得钙钛矿结构的太阳能电池，它主要是以 CH3NH3PbBr 3和CH 3 NH 3 PbI 3 为光敏化剂。这成功地跨出了钙钛矿太阳能电池发展的 第一步，也为钙钛矿太阳能电池发展奠定了重要的基础。 2011年，Park 等[6]以CH 3NH 3 PbI 3 为光敏化剂，通过改善工艺及优化原料组 分比，成功制备了光电转化效率为6. 54%的钙钛矿太阳能电池，其结构和性能得到了一定的提升。
太阳能电池硅片缺陷检测
硅片缺陷自动检测仪 中科院上海光机所研制成功“硅片缺陷自动检测仪”样机（图1），灵敏度优于180纳米（图2），检测速度30片/小时（8英寸硅片），拥有6项专利（3项发明），具有自主知识产权。该类型设备市场非常大，目前我国完全依赖进口，单台价格达千万元人民币以上。该样机研制成功，对于改变我国IC专用检测设备长期依赖进口局面、研制和开发国产化设备取得重要进展。该技术还可用于检测卫星用太阳能电池帆板碎片(图3)以及光学元件表面疵病。 An Automated Wafer Defects Detection System An automated wafer defects detection system has been developed in Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, CAS. The photograph of this detector is shown in figure 1. The apparatus can detect defects of size of 180nm on wafer surface, with velocity of 30 pieces per hour for 8 inch wafer. The oscilloscope signal is shown in figure 2. This type of detecting apparatus will have large demand in China in future. It entirely depends on importing now and its unit price outvalues ten millions yuan. Therefore, the successful development of this detecting apparatus (having 6 Chinese patents) is very important to change the situation of depending on importing and manufacture home-made products. This detecting technology can also be used to detect flaws on surfaces of solar cell array and large-caliber optical elements. The oscilloscope signal of detecting solar cell array is shown in figure 3.
红外热像仪检测太阳能电池综合缺陷
红外热像仪检测太阳能电池综合缺陷 仪器设备：NEC H2640 一、背景应用 石油、天然气、煤炭等矿产资源随着社会经济的发展变得越来越稀缺。与此同时产生的 粉尘、CO2、SO2 对环境、大气造成严重的破坏。因而寻找新的洁净能源改善现有能源架构就非常重要和紧迫了。 图1 调查研究表明，地球上每年蕴含的太阳能、地热能、风能、潮汐能、水能分别如下图所示。人类都已经开始开发应用。 图2 从蕴能的角度看，太阳能无异是最丰富，最易开发利用的资源。太阳能热水器已经广泛 的应用到地球回归线以内的广大地区，而太阳能发电也正蓬勃的发展起来，有利于解决地球能源不足和温室效应的问题。但是太阳能发电也存在转换效率低，生产成本高，生产工艺复杂等诸多因素困扰。今天我们就是要针对太阳能电池片和组件综合缺陷检测给出红外检测方案。 二、太阳能电池系统生产及检测 太阳能电池生产过程如下图所示，在组装环节，我们使用电池片PV Cell 焊接、层压成 为组件Modules。
图3 在出厂前需要进行电池组件缺陷进行测试，现在主要使用的方法有1、电池板电性能测 试；2、EL 隐裂可视化检测；3、层压后红外检测。我们主要介绍红外检测电池板综合缺陷。当太阳能电池板通反向电流时，电池板会发热，电池板缺陷部分阻抗比较大，所以发热量也大，我们就是通过红外热像仪观察电池板的热区和冷区来。通常情况下正常区域面积较大，过热区域是太阳能电池板的缺陷所在，过冷区域是太阳能电池板的短路区域。因而过热和过冷都是有问题的。 三、案例应用 下面以太阳能电池组件综合缺陷红外热成像检测为例进行说明，检测在暗房内进行，以避免太阳光的干扰。首先选择有电性能缺陷的单片电池片做实验，单片电池片表面为硅材料，没有层压玻璃薄膜。使用恒流电流源对电池片接通反向1A 电流，电池片逐渐升温，其中缺陷部位升温较快，当电池片的整体温度达到40℃时，缺陷部位的温度已经达到60℃左右。如图4 所示，电池片右上方区域存在过热区域。 图4 在对几组电池片完成实验后我们将恒流电流源反向接通到太阳能电池组件上，电流大小 9A。从红外热像仪观察，组件升温缓慢，但是仍然出现了热区和冷区，出现缺陷的位置与客户划定的缺陷区域吻合。下图5 是组件的检测。电池组件存在过热和过冷区域，该电池存在缺陷并有部分短路。
硅太阳能电池的结构及工作原理
一.引言： 太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源。也是清洁能源，不产生任何的环境污染。 当电力、煤炭、石油等不可再生能源频频告急，能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈时，越来越多的国家开始实行“阳光计划”，开发太阳能资源，寻求经济发展的新动力。欧洲一些高水平的核研究机构也开始转向可再生能源。在国际光伏市场巨大潜力的推动下，各国的太阳能电池制造业争相投入巨资，扩大生产，以争一席之地。 全球太阳能电池产业1994-2004年10年里增长了17倍，太阳能电池生产主要分布在日本、欧洲和美国。2006年全球太阳能电池安装规模已达1744MW，较2005年成长19％，整个市场产值已正式突破100亿美元大关。2007年全球太阳能电池产量达到3436MW，较2006年增长了56%。 中国对太阳能电池的研究起步于1958年，20世纪80年代末期，国内先后引进了多条太阳能电池生产线，使中国太阳能电池生产能力由原来的3个小厂的几百kW一下子提升到4个厂的4.5MW，这种产能一直持续到2002年，产量则只有2MW左右。2002年后，欧洲市场特别是德国市场的急剧放大和无锡尚德太阳能电力有限公司的横空出世及超常规发展给中国光伏产业带来了前所未有的发展机遇和示范效应。 目前，我国已成为全球主要的太阳能电池生产国。2007年全国太阳能电池产量达到1188MW，同比增长293%。中国已经成功超越欧洲、日本为世界太阳能电池生产第一大国。在产业布局上，我国太阳能电池产业已经形成了一定的集聚态势。在长三角、环渤海、珠三角、中西部地区，已经形成了各具特色的太阳能产业集群。 中国的太阳能电池研究比国外晚了20年，尽管最近10年国家在这方面逐年加大了投入，但投入仍然不够，与国外差距还是很大。政府应加强政策引导和政策激励，尽快解决太阳能发电上网与合理定价等问题。同时可借鉴国外的成功经验，在公共设施、政府办公楼等领域强制推广使用太阳能，充分发挥政府的示范作用，推动国内市场尽快起步和良性发展。 太阳能光伏发电在不远的将来会占据世界能源消费的重要席位，不但要替代部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体。预计到2030年，可再生能源在总 绿色环保节能太阳能 能源结构中将占到30％以上，而太阳能光伏发电在世界总电力供应中的占比也将达到10％以上；到2040年，可再生能源将占总能耗的50％以上，太阳能光伏发电将占总电力的20％以上；到21世纪末，可再生能源在能源结构中将占到80％以上，太阳能发电将占到60％以上。这些数字足以显
(工艺技术)太阳能电池与硅片划片切割工艺的研究
太阳能电池与硅片划片切割工艺的研究 一半导体其主要特性 导电能力介于导体和绝缘体之间的物体，则叫做半导体，如锗、硅、砷化镓、硫化镉等，其电阻率为10-５～107Ω·m 半导体性能上具有如下两个显著的特点。 (1)电阻率的变化受杂质含量的影响极大，例如，纯硅中磷杂质的浓度在1026～1019m-3范围内变化时，它的电阻率就会从10-5Ω·m变到104Ω·m；室温下在纯硅中掺人百万分之一的硼，硅的电阻率就会从2.14X103Ω·m减小到0.004Ω·m左右。如果所含杂质的类型不同，导电类型也不同。 (2)电阻率受光和热等外界条件的影响很大，温度升高或光照时，均可使半导体材料的电阻率迅速下降。例如，锗的温度从200℃升高到300℃，其电阻率降低一半左右。一些特殊的半导体，在电场和磁场的作用下，其电阻率也会发生变化。 半导体材料的种类很多，按其化学成分，可分为元素半导体和化合物半导体；按其是否含有杂质，可分为本征半导体和杂质半导体。杂质半导体按其导电类形，又分为n型半导体和p型半导体。 二、半导体硅的晶体结构 自然界物质存在的形态有气态物质、液态物质和固态物质。固态物质可根据它们的质点(原子、离子和分子)排列规则的不同，分为晶体和非晶体两大类。具有确定的熔点的固态物质称为晶体，如硅、砷化镓、冰及一般金属等；没有确定的熔点、加热时在某一温度范围内就逐渐软化的固态物质称为非晶体，如玻璃、松香等。 所有晶体都是由原子、分子、离子或这些粒子集团在空间按一定规则排列而成的。这种对称的、有规则的排列，叫晶体的点阵或晶体格子，简称为晶格。最小的晶格，称为晶胞。晶胞的各向长度，称为品格常数。将晶格周期地重复排列起来，就构成为整个晶体。晶体又分为单晶体和多晶体。整块材料从头到尾都按同一规则作周期性排列的晶体，称为单晶体。整个晶体由多个同样成分、同样晶体结构的小晶体(即晶粒)组成的晶体，称为多晶体。在多晶体中，每个小晶体中的原子排列顺序的位向是不同的。非晶体没有上述特征，组成它们的质点的排列是无规则的，而是“短程有序、长程无序’’的排列. 三、太阳能电池工作原理与特性 太阳能电池的分类和结构，太阳能电池的工作原理和特性。 (一)、太阳能电池的分类 太阳能电池多为半导体材料制造，发展至今，已经种类繁多，形式各样。 可用各种方法对太阳能电池进行分类，如按照结构的不同分类，按照材料的不同分类，按照用途的不同分类，按照工作方式的不同分类，等等。下面对按照结构和材料进行的分类加以介绍。 (1) 按照结构的不同可分为如下各类 1．同质结太阳能电池 由同一种半导体材料所形成的p—n结或梯度结称为同质结。用同质结构成的电池称为同质结太阳能电池，如硅太阳能电池。 四太阳能电池的结构 因生产制造太阳能电池的基体材料和所采用的工艺方法的不同，太阳能电池 的结构也就多种多样。这里以常规硅太阳能电池为例简述太阳能电池的结构。图 3—16是一个p型硅材料制成的／／p型结构常规太阳能电池的示意图。①p层为 基体，厚度为o．2～0．5mm。基体材料称为基区层，简称基区。②p层上面是n
#什么是太阳能电池量子效率,如何测试
什么是太阳能电池量子效率,如何测试 请教大家,什么是太阳能电池量子效率啊?Quantum efficiency of a solar cell, QE 太阳能电池量子效率和太阳能电池光谱响应,太阳能电池IPCE有什么区别啊?spectral response, IPCE, Incident Photon to Charge Carrier Efficiency 太阳能电池这些特性如何测试啊? 什么是太阳能电池量子效率?如何测试啊?Quantum efficiency of a solar cell, QE 太阳能电池的量子效率是指太阳能电池的电荷载流子数目和照射在太阳能电池表面一定能量的光子数目的比率。因此，太阳能电池的量子效率和太阳能电池对照射在太阳能电池表面的各个波长的光的响应有关。太阳能电池的量子效率和光的波长或者能量有关。如果对于一定的波长，太阳能电池完全吸收了所有的光子，并且我们搜集到由此产生的少数载流子（例如，电子在P型材料上），那么太阳能电池在此波长的量子效率为1。对于能量低于能带隙的光子，太阳能电池的量子效率为0。理想中的太阳能电池的量子效率是一个正方形，也就是说，对于测试的各个波长的太阳能电池量子效率是一个常数。但是，绝大多数太阳能电池的量子效率会由于再结合效应而降低，这里的电荷载流子不能流到外部电路中。影响吸收能力的同样的太阳能电池结构，也会影响太阳能电池的量子效率。比如，太阳能电池前表面的变化会影响表面附近产生的载流子。并且，由于短波长的光是在非常接近太阳能电池表面的地方被吸收的，在前表面的相当多的再结合将会影响太阳能电池在该波长附近的太阳能电池量子效率。类似的，长波长的光是被太阳能电池的主体吸收的，并且低扩散深度会影响太阳能电池主体对长波长光的吸收能力，从而降低太阳能电池在该波长附近的太阳能电池量子效率。用稍微专业点的术语来说的话，综合器件的厚度和入射光子规范的数目来说，太阳能电池的量子效率可以被看作是太阳能电池对单一波长的光的吸收能力。 太阳能电池量子效率，有时也被叫做IPCE，也就是太阳能电池光电转换效率(Incident-Photon-to-electron Conversion Efficiency)。 太阳能电池（光伏材料）光谱响应测试、量子效率QE（Quantum Efficiency）测试、光电转换效率IPCE (Monochromatic Incident Photon-to-Electron Conversion Efficiency) 测试等。广义来说，就是测量光伏材料在不同波长光照条件下的光生电流、光导等。 测试原理 用强度可调的偏置光照射太阳能电池，模拟其不同的工作状态，同时测量太阳能电池在不同波长的单色光照射下产生的短路电流,从而得到太阳能电池的绝对光谱响应和量子效率。
缺陷太阳电池EL图像及伏安特性分析
现代科学仪器 Modern Scientific Instruments 第5期2010年10月 N o.5 O c t. 2010105 缺陷太阳电池EL 图像及伏安特性分析 肖娇 徐林 曹建明 （上海交通大学物理系太阳能研究所 上海 200240） 摘 要 本文基于电致发光（Electroluminescence,EL）的理论，利用红外检测的方法，通过CCD 近红外相机实验检测出了晶体硅太阳电池中存在的隐性缺陷，如隐裂、断栅、电阻不均匀、花片等，并将可见光下电池图像与EL 图像进行对比。对存在缺陷的太阳电池进行了伏安特性测试，得出隐裂缺陷对太阳电池伏安特性、填充因子、效率等性能的影响，也证明电致发光技术检测太阳电池缺陷的准确性。关键词 太阳电池；电致发光；电池缺陷；伏安特性 中图分类号 O474 Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ Ｉｍａｇｅｓ ａｎｄ Ｉ－Ｖ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｄｅｆｅｃｔｉｖｅ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｓｏｌａｒ Ｃｅｌｌｓ Xiao Jiao, Xu Lin, Cao Jianming (Solar Energy Institute, Physics Dept, Shanghai JiaoTong University, Shanghai, 200240, China) Abstract Based on Electroluminescence (EL) theory, the micro-cracks of crystalline silicon solar cells were detected by the near-infrared CCD camera, such as the cracks, off-grid, non-uniform resistance, ? ower slice. Then we compared the EL images with the images under visible light. I-V characteristic of the defective solar cells was tested, and we got that the defects would affect the I-V curve, ? ll factor, ef ? ciency of the solar cell, meanwhile EL technology is proved to be an accurate measurement to detect solar cells. Key words Solar cell; Electroluminescence;Solar cell defects; I-V characteristic 收稿日期：2010-06-23 作者简介：肖娇，女，上海交通大学硕士研究生，主要从事太阳能光伏检测设备的研发 目前工业化晶体硅太阳电池在制造过程中通常采用丝网印刷、高温烧结、互联、层压封装等生产工艺，其中丝网印刷的机械应力、焊接的热应力、高温烧结的热应力、层压封装的机械应力等不可避免会引入一些缺陷，包括隐裂、碎片、断栅、虚焊等，这类缺陷的存在极大地影响了太阳电池的光电转化效率和电池的寿命。据估计，每条组件生产线每年由于缺陷带来的直接经济损失约为60万美元，故有效的检测手段是非常必要的。本文运用基于电致发光（Electroluminescence ,EL）的检测方法，有效地检测出了太阳电池中可能存在的缺陷，是一种有效的检测电池、组件的方法。对检测出来的各类缺陷电池进行伏安特性曲线、填充因子、效率、串联电阻等各项性能测试，结果表明存在缺陷的电池漏电流较大，填充因子、效率减少较严重，性能测试结果和EL 检测方法得出的结论一致. 1 电致发光实验理论基础 在太阳电池中，少子的扩散长度远远大于势垒 宽度，因此电子和空穴通过势垒区时因复合而消失的几率很小，继续向扩散区扩散。在正向偏压下，p-n 结势垒区和扩散区注入了少数载流子。这些非平衡少数载流子不断与多数载流子复合而发光，这就是太阳电池电致发光的基本原理[1]。 发光成像有效地利用了太阳电池间带中激发电子载流子的辐射复合效应。在太阳能电池两端加入正向偏压, 其发出的光子可以被灵敏的CCD 相机获得,即得到太阳电池的辐射复合分布图像。但是电致发光强度非常低,而且波长在近红外区域，要求相机必须在900-1100nm 具有很高的灵敏度和非常小的噪声。图1为电致发光的光谱图[2]。 2 CCD 红外相机试验方法 实验样品为国产多晶硅太阳电池，采用由加拿大生产的INFILITY 近红外相机，ELECTROOPTIC 公司生产的红外相机镜头，其波谱响应范围为800nm ～1100nm。在试验过程中，利用直流稳压电源给多晶硅电池加正向偏压，控制正向偏压大小为
单晶硅太阳能电池制作工艺
单晶硅太阳能电池/DSSC/PERC技术 2015-10-20 单晶硅太阳能电池 2.太阳能电池片的化学清洗工艺切片要求：①切割精度高、表面平行度高、翘曲度和厚度公差小。②断面完整性好，消除拉丝、刀痕和微裂纹。③提高成品率，缩小刀(钢丝)切缝，降低原材料损耗。④提高切割速度，实现自动化切割。 具体来说太阳能硅片表面沾污大致可分为三类： 1、有机杂质沾污：可通过有机试剂的溶解作用，结合兆声波清洗技术来去除。 2、颗粒沾污：运用物理的方法可采机械擦洗或兆声波清洗技术来去除粒径≥ 0.4 μm颗粒，利用兆声波可去除≥ 0.2 μm颗粒. 3、金属离子沾污：该污染必须采用化学的方法才能将其清洗掉。硅片表面金属杂质沾污又可分为两大类：（1）、沾污离子或原子通过吸附分散附着在硅片表面。（2）、带正电的金属离子得到电子后面附着（尤如“电镀”）到硅片表面。 1、用 H2O2作强氧化剂，使“电镀”附着到硅表面的金属离子氧化成金属，溶解在清洗液中或吸附在硅片表面 2、用无害的小直径强正离子（如H+），一般用HCL作为H+的来源，替代吸附在硅片表面的金属离子，使其溶解于清洗液中，从而清除金属离子。 3、用大量去离子水进行超声波清洗，以排除溶液中的金属离子。由于SC-1是H2O2和NH4OH 的碱性溶液，通过H2O2的强氧化和NH4OH的溶解作用，使有机物沾污变成水溶性化合物，随去离子水的冲洗而被排除；同时溶液具有强氧化性和络合性，能氧化Cr、Cu、Zn、Ag、Ni、Co、Ca、Fe、Mg等，使其变成高价离子，然后进一步与碱作用，生成可溶性络合物而随去离子水的冲洗而被去除。因此用SC-1液清洗抛光片既能去除有机沾污，亦能去除某些金属沾污。在使用SC-1液时结合使用兆声波来清洗可获得更好的清洗效果。另外SC-2是H2O2和HCL的酸性溶液，具有极强的氧化性和络合性，能与氧化以前的金属作用生成盐随去离子水冲洗而被去除。被氧化的金属离子与CL-作用生成的可溶性络合物亦随去离子水冲洗而被去除。 具体的制作工艺说明（1）切片：采用多线切割，将硅棒切割成正方形的硅片。（2）清洗：用常规的硅片清洗方法清洗，然后用酸（或碱）溶液将硅片表面切割损伤层除去30－50um。（3）制备绒面：用碱溶液对硅片进行各向异性腐蚀在硅片表面制备绒面。（4）磷扩散：采用涂布源（或液态源，或固态氮化磷片状源）进行扩散，制成PN＋结，结深一般为0.3－0.5um。（5）周边刻蚀：扩散时在硅片周边表面形成的扩散层，会使电池上下电极短路，用掩蔽湿法腐蚀或等离子干法腐蚀去除周边扩散层。（6）去除背面PN＋结。常用湿法腐蚀或磨片法除去背面PN＋结。（7）制作上下电极：用真空蒸镀、化学镀镍或铝浆印刷烧结等工艺。先制作下电极，然后制作上电极。铝浆印刷是大量采用的工艺方法。（8）制作减反射膜：为了减少入反射损失，要在硅片表面上覆盖一层减反射膜。制作减反射膜的材料有MgF2 ，SiO2 ，Al2O3 ，SiO ，Si3N4 ，TiO2 ，Ta2O5等。工艺方法可用真空镀膜法、离子镀膜法，溅射法、印刷法、PECVD法或喷涂法等。（9）烧结：将电池芯片烧结于镍或铜的底板上。（10）测试分档：按规定参数规范，测试分类。 生产电池片的工艺比较复杂，一般要经过硅片检测、表面制绒、扩散制结、去磷硅玻璃、等离子刻蚀、镀减反射膜、丝网印刷、快速烧结和检测分装等主要步骤。本文介绍的是晶硅太阳能电池片生产的一般工艺与设备。 一、硅片检测硅片是太阳能电池片的载体，硅片质量的好坏直接决定了太阳能电池片转换效率的高低，因此需要对来料硅片进行检测。该工序主要用来对硅片的一些技术
晶体硅太阳能电池
晶体硅太阳能电池 专业班级：机械设计制造及其自动化13秋姓名：张正红 学号： 1334001250324 报告时间： 2015年12月
晶体硅太阳能电池 摘要：人类面临着有限常规能源和环境破坏严重的双重压力，能源己经成为越来越值得关注的社会与环境问题。人们开始急切地寻找其他的能源物质，而光能、风能、海洋能以及生物质能这些可再生能源无疑越来越受到人们的关注。光伏技术也便随之形成并快速地发展了起来，因此近年来，光伏市场也得到了快速发展并取得可喜的成就。本文主要就晶体硅太阳能电池发电原理及关键材料进行介绍，并对晶体硅太阳能电池及其关键材料的市场发展方向进行了展望。 关键词：太阳能电池；工作原理；晶体硅；特点；发展趋势 前言 “开发太阳能，造福全人类”人类这一美好的愿景随着硅材料技术、半导体工业装备制造技术以及光伏电池关键制造工艺技术的不断获得突破而离我们的现实生活越来越近！近20年来，光伏科学家与光伏电池制造工艺技术人员的研究成果已经使太阳能光伏发电成本从最初的几美元/KWh减少到低于20美分/KWh。而这一趋势通过研发更新的工艺技术、开发更先进的配套装备、更廉价的光伏电子材料以及新型高效太阳能电池结构，太阳能光伏（PV）发电成本将会进一步降低，到本世纪中叶将降至4美分/KWh，优于传统的发电费用。 大面积、薄片化、高效率以及高自动化集约生产将是光伏硅电池工业的发展趋势。通过降低峰瓦电池的硅材料成本，通过提升光电转换效率与延长其使用寿命来降低单位电池的发电成本，通过集约化生产节约人力资源降低单位电池制造成本，通过合理的机制建立优秀的技术团队、避免人才的不合理流动、充分保证技术上的持续创新是未来光伏企业发展的核心竞争力所在！ 一、晶体硅太阳能电池工作原理 太阳能电池是一种把光能转换成电能的能量转换器，太阳能电池工作原理的基础是半导体PN结的光生伏特效应。
有机电致发光综述
有机电致发光综述 本文对有机电致发光显示器件的发展历史，器件结构、工作特征、获得彩色显示的方法以及所具有的优缺点、发展现状和趋势等都做了简要的概括。详细比较了小分子OLED与聚合物PLED、OLED与LCD性质上的比较，对OLED显示的发光机理进行了详细的综述。此外，对获得彩色显示的无源驱动电路和有源驱动电路的结构进行了总结，认为有源驱动将是最终发展趋势。最后总结了国内外OLED技术的发展状况。 关键词：小分子有机电致发光有机聚合物电致发光无源驱动有源驱动 (作者：姚华文，上海华嘉光电技术有限公司，上海市嘉定区招贤路928号，201821) 有机电致发光显示（organic electroluminesence Display）技术被誉为具有梦幻般显示特征的平面显示技术，因其发光机理与发光二极管（LED）相似，所以又称之为OLED（organic light emitting diode）。2000年以来，OLED受到了业界的极大关注，开始步入产业化阶段。 1．发展历史 1936年，Destriau将有机荧光化合物分散在聚合物中制成薄膜，得到最早的电致发光器件。 20 世纪50年代人们就开始用有机材料制作电致发光器件的探索，A. Bernanose等人在蒽单晶片的两侧加上400V的直流电压观测到发光现象，单晶厚10mm～20mm，所以驱动电压较高。1963年M. Pope等人也获得了蒽单晶的电致发光。70年代宾夕法尼亚大学的Heeger 探索了合成金属[1]。1987年Kodak公司的邓青云首次研制出具有实用价值的低驱动电压（<10V，>1000cd/m2）OLED器件（Alq作为发光层）[2]。1990年，Burroughes及其合作者研究成功第一个高分子EL（PLED）(PPV作为发光层)，更为有机电致发光显示器件实用化进一步奠定了基础。1997年单色有机电致发光显示器件首先在日本产品化，1999年月，日本先锋公司率先推出了为汽车音视通信设备而设计的多彩有机电致发光显示器面板，并开始量产，同年9月，使用了先锋公司多色有机电致发光显示器件的摩托罗拉手机大批量上市[3]。这一切都表明，OLED技术正在逐步实用化，显示技术又将面临新的革命[4]。 2．器件分类 按照组件所使用的载流子传输层和发光层有机薄膜材料的不同，OLED可区分为两种不同的技术类型。 一是以有机染料和颜料等为发光材料的小分子基OLED，典型的小分子发光材料为Alq（8-羟基喹啉铝）；另一种是以共轭高分子为发光材料的高分子基OLED，简称为PLED，典型的高分子发光材料为PPV（聚苯撑乙烯及其衍生物[5]。 3．基本结构和发光机理 OLED是基于有机材料的一种电流型半导体发光器件。其典型结构是在ITO玻璃上制作一层几十纳米厚的有机发光材料作发光层，发光层上方有一层低功函数的金属电极。当电极上
单晶硅太阳能电池详细工艺
单晶硅太阳能电池 1.基本结构 2.太阳能电池片的化学清洗工艺 切片要求：①切割精度高、表面平行度高、翘曲度和厚度公差小。②断面完整性好，消除拉丝、刀痕和微裂纹。③提高成品率，缩小刀(钢丝)切缝，降低原材料损耗。④提高切割速度，实现自动化切割。 具体来说太阳能硅片表面沾污大致可分为三类： 1、有机杂质沾污：可通过有机试剂的溶解作用，结合兆声波清洗技术来去除。 2、颗粒沾污：运用物理的方法可采机械擦洗或兆声波清洗技术来去除粒径≥ 0.4 μm颗粒，利用兆声波可去除≥ 0.2 μm颗粒。 3、金属离子沾污：该污染必须采用化学的方法才能将其清洗掉。硅片表面金属杂质沾污又可分为两大类：（1）、沾污离子或原子通过吸附分散附着在硅片表面。（2）、带正电的金属离子得到电子后面附着（尤如“电镀”）到硅片表面。
1、用 H2O2作强氧化剂，使“电镀”附着到硅表面的金属离子氧化成金属，溶解在清洗液中或吸附在硅片表面。 2、用无害的小直径强正离子（如H+），一般用HCL作为H+的来源，替代吸附在硅片表面的金属离子，使其溶解于清洗液中，从而清除金属离子。 3、用大量去离子水进行超声波清洗，以排除溶液中的金属离子。 由于SC-1是H2O2和NH4OH的碱性溶液，通过H2O2的强氧化和NH4OH 的溶解作用，使有机物沾污变成水溶性化合物，随去离子水的冲洗而被排除；同时溶液具有强氧化性和络合性，能氧化Cr、Cu、Zn、Ag、Ni、Co、Ca、Fe、Mg等，使其变成高价离子，然后进一步与碱作用，生成可溶性络合物而随去离子水的冲洗而被去除。因此用SC-1液清洗抛光片既能去除有机沾污，亦能去除某些金属沾污。在使用SC-1液时结合使用兆声波来清洗可获得更好的清洗效果。 另外SC-2是H2O2和HCL的酸性溶液，具有极强的氧化性和络合性，能与氧化以前的金属作用生成盐随去离子水冲洗而被去除。被氧化的金属离子与CL-作用生成的可溶性络合物亦随去离子水冲洗而被去除。 3.太阳能电池片制作工艺流程图 具体的制作工艺说明 （1）切片：采用多线切割，将硅棒切割成正方形的硅片。 （2）清洗：用常规的硅片清洗方法清洗，然后用酸（或碱）溶液将 硅片表面切割损伤层除去30－50um。 （3）制备绒面：用碱溶液对硅片进行各向异性腐蚀在硅片表面制备 绒面。 （4）磷扩散：采用涂布源（或液态源，或固态氮化磷片状源）进行 扩散，制成PN＋结，结深一般为0.3－0.5um。
高效晶体硅太阳能电池介绍
高效晶体硅太阳电池简介（1） PERC电池是澳大利亚新南威尔士大学光伏器件实验室最早研究 的高效电池。它的结构如图2-13a所示，正面采用倒金字塔结构，进行双面钝化，背电极通过一些分离很远的小孔贯穿钝化层与衬底接触，这样制备的电池最高效率可达到23.2％[26]。由于背电极是通过一些小孔直接和衬底相接触的，所以此处没能实现钝化。为了尽可能降低此处的载流子复合，所设计的孔间距要远大于衬底的厚度才可。然而孔间距的增大又使得横向电阻增加（因为载流子要横向长距离传输才能到达此处），从而导致电池的填充因子降低。另外，在轻掺杂的衬底上实现电极的欧姆接触非常困难，这就限制了高效PERC电池衬底材料只能选用电阻率低于0.5 Ωcm以下的硅材料。 为了进一步改善PERC电池性能，该实验室设想了在电池的背面增加定域掺杂，即在电极与衬底的接触孔处进行浓硼掺杂。这种想法早已有人提出，但是最大的困难是掺杂工艺的实现，因为当时所采用的固态源进行硼掺杂后载流子寿命会有很大降低。后来在实验过程中发现采用液态源BBr3进行硼掺杂对硅片的载流子寿命影响较小，并且可以和利用TCA制备钝化层的工艺有很好的匹配。1990年在PERC结构和工艺的基础上，J.Zhao在电池的背面接触孔处采用了BBr3定域扩散制备出PERL电池，结构如图2.13b所示[27]。定域掺硼的温度为900 ℃，时间为20 min，随后采用了drive-in step技术（1070 ℃，2 h）。经过这样处理后背面接触孔处的薄层电阻可降到20 Ω/□以下。孔间距离也进行了调整，由2 mm缩短为250 μm，大大减少了横
向电阻。如此，在0.5 Ωcm和2 Ωcm的p型硅片上制作的4 cm2的PERL电池的效率可达23-24％，比采用同样硅片制作的PERC电池性能有较大提高。 1993年该课题组对PERL电池进行改善，使其效率提高到24％，1998年再次提高到24.4％，2001年达到24.7％，创造了世界最高记录。这种PERL电池取得高效的原因是[28]：（1）正面采光面为倒金字塔结构，结合背电极反射器，形成了优异的光陷阱结构；（2）在正面上蒸镀了MgF2/ZnS双层减反射膜，进一步降低了表面反射；（3）正面与背面的氧化层均采用TCA工艺（三氯乙烯工艺）生长高质量的氧化层，降低了表面复合；（4）为了和双层减反射膜很好配合，正面氧化硅层要求很薄，但是随着氧化层的减薄，电池的开路电压和短路电流又会降低。为了解决这个矛盾，相对于以前的研究，增加了“alneal”工艺，即在正面的氧化层上蒸镀铝膜，然后在370 ℃的合成气氛中退火30 min，最后用磷酸腐蚀掉这层铝膜。经过“alneal”工艺后，载流子寿命和开路电压都得到较大提高，而与正面氧化层的厚度关系不大。这种工艺的原理是，在一定温度下，铝和氧化物中OH-离子发生反应产生了原子氢，在Si/SiO2的界面处对一些悬挂键进行钝化。（5）电池的背电场通过定域掺杂形成，掺杂的温度和时间至关重要，对实现定域掺杂的接触孔的设计也非常重要，因为这关系到能否在整个背面形成背电场以及体串联电阻的大小。在这个电池中浓硼扩散区面积为30 μm×30 μm，接触孔的面积为10 μm ×10 μm，孔间距为250 μm，浓硼扩散区的面积仅占背面积的1.44%。定域扩散
太阳能电池重点答案(前4章)
第一章 1.法国物理学家Edmond Becquerel 于1839 年首先观察到光伏效应。 2.1883 年美国科学家Charles fritts 制造了历史上第一个太阳能光电池。 3.1954 年贝尔实验室的科学家研制出了第一块现代太阳能电池，转换效率达到6%，这是太阳能 电池发展史上一个重要里程碑。 4.2000 年德国首先颁布可再生能源法。 5.光子的能量？能量（eV）与波长（μm）的关系。（计算） 答：光子的能量：E(J) = hf = hc/λ 能量与波长的关系：E (eV ) = 1.24 / λ（μm）。光的能量与波长成反比。 6.太阳的能量主要来源于太阳内核发生核聚变反应（氢转换成氦），这些能量以电磁波的形式向四 方辐射：太阳表面温度高达6000 k。 7.太阳光照射在距离D 处的球面，入射到物体的光强为？（计算） 答：（式中，Isun为太阳的表面辐射功率强度） 8.大气效应主要在哪些方面影响着地球表面的太阳辐射？ 答： 1）由大气吸收、散射和反射引起的太阳辐射能量的减少。 2）由于大气对某些波长的较为强烈地吸收和散射而导致光谱含量的变化。 3）当地大气层的变化引起入射光能量、光谱和方向的额外改变。 引起的太阳辐射能量的减少：导致光谱含量的变化。 （特殊的气体包括：臭氧（O3），二氧化碳（CO2）和水蒸气（H2O）都能强烈地吸收能量与其分子键能相近的光子。从而改变太阳的光谱含量，使得辐射光谱曲线深深地往下凹。 然而空气分子和尘埃，却是通过对光的吸收和散射成为辐射能量减少的主要因素） 9.什么叫光学大气质量？太阳在相对水平面成30?的高度，其相应的大气光学质量是多少？ 答：光线通过大气层的路程，太阳在头顶正上方时，路程最短。我们把实际路程与此最短路程的比称之为大气光学质量。简称AM。大气光学质量表达式： （θ为太阳和头顶正上方成角度） 当太阳在头顶上方时，AM=1，称为大气光学质量1的辐射。 当太阳在相对水平面成30?时， 10.地球表面的标准光谱称为AM1.5，辐射能量密度为1000 W/m2；地球大气层外的标准光谱称为 AM0，辐射能量密度为1366 W/m2。 11.北半球，正午时分太阳高度角？式中各量表示什么？ 答：北半球正午时分太阳高度角表达式： 式中ф为观测位置所处的纬度；δ为偏向角，大小取决于所在一年中的天数，北半球：春分日和秋分日偏向角为0°，夏至日偏向角为23.45°，冬至日偏向角为-23.45°。 在赤道地区（纬度为0?），春分日和秋分日：太阳处在头顶时高度角为90?；在北回归线处（大约在纬度23.5?），夏至日，太阳在头顶正上方，其高度为90?。 第二章 1.硅的晶体结构为金刚石结构。 2.求晶面的密勒指数？ 答：选一格点为原点，并作出沿三轴线，在某族晶面中必有一个离原子最近的晶面，假设它在3个坐标轴上的截面距分别为h1',h2',h3',用（h1,h2,h3）来标志这个晶面系－密勒指数： 注意：若晶面系和某轴线平行，截面距将为∞。所对应的指数为0。