太阳电池结构和制造技术.doc

太阳电池结构和制造技术.doc: .
太阳电池结构和制造技术
太阳能电池的结构和制造技术
近几年来,受世界太阳能电池发展“热潮”的影响,我国太阳能电池
产业发展空前高涨,本文收集了太阳能电池的一些有关技术,以供读者参考。
(一)太阳能电池的发展历史:
太阳能电池是产生光生伏打效应(简称光伏效应)的半导体器件。因
此,太阳能电池又称为光伏电池,太阳能电池产业又称为光伏产业。
1954年世界第一块实用化太阳能电池在美国以尔实验室问世,并首先
应用于空间技术。当时太阳能电池的转换效率为8%。1973年世界爆发石
汕危机,从此之后,人们普遍对于太阳能电池关注,近10几年来,随着
世界能源短缺和环境污染等问题円趋严重,太阳能电池的清洁性、安全性、
长寿命,免维护以及资源可再生性等优点更加显现。一些发达国家制定了
一系列鼓舞光伏发电的优惠政策,幷实施庞大的光伏工程计划,为太阳能
电池产业创造Y良好的发展机遇和巨大的市场空间,太阳能电池产业进入
了高速发展时期,并带动了上游多晶硅材料业和下游太阳能电池设备业的
发展。在1997 — 2006年的10年中,世界光伏产业扩大了 20倍,今后10
年世界光伏产业仍以每年30%以上的增长速度发展。世界太阳能电池的
发展历史如表1所示:
表1世界太阳能电池发展的主要节点
(二) 、太阳能电池的种类
(三) 、硅太阳能电池的结构及工作原理
硅太阳能电池的外形及基本结构如图1。基本材料为P型单晶硅,厚
—。上表面为N+型区,构成一个PN +结。顶区表面有
栅状金属电极,硅片背面为金属底电极。上下电极分别与N +区和P区形
成欧姆接触,整个上表面还均匀覆盖着减反射膜。
当入发射光照在电池表面时,光子穿过减反射膜进入硅中,能量大于
硅禁带宽度的光子在N+区,PN +结空间电荷区和P区中激发出光生电子
一一空穴对。各区中的光生载流子如果在复合前能越过耗尽区,就对发光
电压作出贡献。光生电子留于N +区,光生空穴留于P区,在PN +结的两
侧形成正负电荷的积累,产生光生电压,此为光生伏打效应。当光伏电池
两端接一负载后,光电池就从P区经负载流至N +区,负载中就有功率输
出。
太阳能电池各区对不同波长光的敏感型是不同的。靠近顶区湿产生阳
光电流对短波长的紫光(或紫外光)敏感,约占总光源电流的5 —10% (随
N +区厚度而变),PN +结空间电荷2
的光生电流对可见光敏感,约占5 °%左右。电池基体区域产生的光电
流对红外光敏感,占80 — 90%,是光生电流的主要组成部分。
(四) 、太阳能电池的制造技术
晶体硅太阳能电池的制造工艺流程如图2。提高太阳能电池的转换效
率和降低成本是太阳能电池技术发展的主流。
1、具体的制造工艺技术说明如下:
(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1AJ切割损伤屋除去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