第七章6晶體硅太陽電池6ppt課件

1、1晶體硅晶體硅多晶硅太陽電池多晶硅太陽電池n目前的商業(yè)化太陽電池中，晶體硅占九成以上。隨著其它不同材料的太陽電池應(yīng)用，晶體硅的使用比例會略減，但它在未來仍然會是太陽電池的主流。n原因之一是隨著半導(dǎo)體工業(yè)的發(fā)展，晶體硅的技術(shù)成熟度高，間接地降低了生產(chǎn)成本。 2n最早的晶體硅太陽電池是使用P型的CZ硅單晶做基板，隨著價格較低的多晶硅片出現(xiàn)，多晶硅太陽電池已成為占有率最高的主流技術(shù)。但多晶硅太陽電池的效率低于單晶硅太陽電池，所以，從單位成本的發(fā)電效率Watt per dollar來看，兩者實際上非常接近。n本章介紹晶體硅太陽電池的基本結(jié)構(gòu)、制作太陽電池的基本流程及模組化技術(shù) 3晶體硅太陽電池晶體硅太

2、陽電池一、基本結(jié)構(gòu)一、基本結(jié)構(gòu)二、制作太陽電池的基本流程二、制作太陽電池的基本流程三、模組化技術(shù)三、模組化技術(shù) 四、薄膜型微晶硅太陽電池四、薄膜型微晶硅太陽電池4一、太陽電池基本結(jié)構(gòu)一、太陽電池基本結(jié)構(gòu) n太陽能之應(yīng)用系統(tǒng)的最基本單位是太陽電池cell）。n一般來說，一個單一的晶體硅電池輸出電壓在0.5V左右，而其最大輸出功率則與太陽電池效率和表面積有關(guān)。n如，一個接受光面積約為100cm2 ，效率為15%的太陽電池的最大輸出功率僅為1.5W左右。5n為達(dá)到一般應(yīng)用要求，必須將許多太陽電池串聯(lián)及并聯(lián)在一起，形成所謂的模組module）。n并聯(lián)的目的是為了增加輸出功率，串聯(lián)的目的在于提高輸出電壓

3、，進(jìn)一步的串聯(lián)或并聯(lián)則可形成陣列安排array）。6電池電池cell）；模組）；模組module）；陣列）；陣列array） 7n在一把的太陽電池應(yīng)用系統(tǒng)上，還包括蓄電池storage battery）、功率調(diào)節(jié)器power conditioner和安裝固定結(jié)構(gòu)mounting structures等周邊設(shè)施，統(tǒng)稱為平衡系統(tǒng)balance of system）。n隨材料和制造技術(shù)不同，太陽電池的架構(gòu)會有不同變化，但最基本的結(jié)構(gòu)可分為基板、PN二極管、抗反射層、表面粗糙結(jié)構(gòu)化和金屬電極等五個主要部分。 8基本的晶體硅太陽電池結(jié)構(gòu)基本的晶體硅太陽電池結(jié)構(gòu) 9為達(dá)到最佳的轉(zhuǎn)換效率，主要考慮的因素有：

4、減低太陽光的表面反射；減低任何形式的載流子再結(jié)合(carrier recombination)；金屬電極接觸最優(yōu)化。 101 基板基板 n在晶體硅太陽電池中，以單晶硅能達(dá)到的能量轉(zhuǎn)換效率最高。要達(dá)到最優(yōu)的能量轉(zhuǎn)換效率，所使用的基板的品質(zhì)最為關(guān)鍵，這里的品質(zhì)指基板應(yīng)具有很好的結(jié)晶完美性、最低的雜質(zhì)污染等。n就品質(zhì)的完美性而言，所有的結(jié)晶硅中以FZ硅片F(xiàn)loat Zone Silicon最正確，而CZ硅片次之。在低成本的要求下，多晶硅片multicrystalline甚至比單晶硅更為廣泛使用。多晶硅片中的內(nèi)部缺陷，例如晶界grain boundaries及差排dislocation），使得能量轉(zhuǎn)換

5、效率不如CZ單晶硅片。 11n少數(shù)載流子的壽命是影響能量轉(zhuǎn)換效率的重要因素之一。而晶體硅中少數(shù)載流子的壽命主要受金屬雜質(zhì)的影響，金屬雜質(zhì)越高，壽命越短，能量轉(zhuǎn)換效率越低。除了起始基板本身的金屬雜質(zhì)外，太陽電池的高溫制備過程中也會引入雜質(zhì)。n除了嚴(yán)格控制制備過程以去除雜質(zhì)污染外，另一重要技術(shù)是引入去疵技術(shù)Gettering technology），去降低金屬雜質(zhì)對少數(shù)載流子壽命的影響。n此外，利用氫氣鈍化處理passivation），也是提高能量轉(zhuǎn)換效率的有效方法。 12n最常用的晶體硅基板，是P型摻雜，即添加硼(Boron)。當(dāng)然，N型晶體硅也可以被用來當(dāng)作基板，只不過現(xiàn)有的太陽電池技術(shù)大多采

6、用P型硅而設(shè)計。n使用電阻率較低的晶體硅基板，會降低太陽電池的串聯(lián)電阻series resistance而導(dǎo)致的能量損耗，目前工業(yè)界常用的晶體硅基板的電阻率為0.530ohmcm。 n晶體硅基板的厚度也會影響太陽電池的效率。 13晶體硅基板的厚度與太陽電池效率的關(guān)系晶體硅基板的厚度與太陽電池效率的關(guān)系（Ld為擴(kuò)散長度）為擴(kuò)散長度） 142 表面結(jié)構(gòu)粗糙化表面結(jié)構(gòu)粗糙化Texturing） n由于硅具有很高的反射系數(shù)reflection index），它對太陽光的反射程度在長波區(qū)域（1100nm可達(dá)到54%，在短波長區(qū)域（400nm），可達(dá)到34%。因此將晶體硅基板表面做粗糙化處理的目的，在于降

7、低太陽光自表面反射損失的幾率，進(jìn)而提高電池的效率。n所謂的粗糙化，是將電池的表面，蝕刻成金字塔pyramid或角錐狀的形狀，這使得太陽入射光至少要經(jīng)過兩次以上的表面反射，因此降低了來自表面反射損失的太陽光比例。 15利用表面的粗糙結(jié)構(gòu)可以降低光線的反射程度原理圖利用表面的粗糙結(jié)構(gòu)可以降低光線的反射程度原理圖 16n逆金字塔(倒金字塔狀的凹槽，一般是利用NaOH或KOH堿性液對硅晶體表面進(jìn)行蝕刻。n蝕刻反應(yīng)的速度與晶面方向有關(guān)antisotropical），以硅而言，（111面的反應(yīng)速度最慢，所以會被蝕刻出逆金字塔狀的凹槽。n此形狀的凹槽具有最佳的光封存效果，被廣泛使用在太陽電池的制造流程上，成

8、為基本的制造步驟之一。 17利用利用NaOH或或KOH的堿性蝕刻液，產(chǎn)生出的逆金字塔狀凹槽的堿性蝕刻液，產(chǎn)生出的逆金字塔狀凹槽 183 P-N二極體二極體 nPN二極體是光伏效應(yīng)的來源，由高溫擴(kuò)散產(chǎn)生。在P型晶體硅基板上做N型擴(kuò)散，或是在N型基板上做P型擴(kuò)散而產(chǎn)生的。n一般的N型擴(kuò)散只有約0.5m左右的厚度，而且是在基板做完粗糙化處理后才進(jìn)行的。 194 抗反射層抗反射層Antireflection Coating） n除了將晶體硅表面做粗糙織構(gòu)化之外，在表面涂布抗反射層是降低反射損失的另一有效方式，即在硅晶體表面涂布一層低折射系數(shù)的透明材料。n常用TiO2、SiN、SiO、Al2O3、SiO

9、2、CeO2等。折射率為硅折射率的平方根最好，厚度d=n/4最好，反射的情況可被降至最低。 205 金屬電極下次課會詳細(xì)講到）金屬電極下次課會詳細(xì)講到） n在太陽電池中，金屬接觸必須被用來取出產(chǎn)生光電的載流子，而且這種作用必須是選擇性的，即只允許一種形態(tài)的載流子由硅表面流向金屬，但阻止另外一種形態(tài)的載流子流通。n如果直接將硅及金屬接觸在一起，并不具有這種選擇性流通的目的。為達(dá)到選擇性目的，一般的做法是在金屬電極下方先制造出一個N+的區(qū)域以取出電子，或制造出一個P+的區(qū)域以取出空穴。21n在這樣的結(jié)構(gòu)中，多數(shù)載流子可以順利地由硅表面流到金屬，不會有太大的電壓損失；而由于重?fù)诫s區(qū)域的影響，少數(shù)載流

10、子的濃度已被降到最低，因此產(chǎn)生的流通自然被被抑制到最小的程度。n在金屬電極的劃分上，接收少數(shù)載流子的電極通常都放在正面，也就是受光的那一面，位于金屬電極下方的重?fù)絽^(qū)域，被稱為發(fā)射區(qū)emitter）。硅基板背面則通常全部涂上一層所謂的back surface fieldBSF金屬層。 2223n一般而言，太陽電池的正面與背面，都有兩道較寬的白色垂直線，稱為Bus Bar，提供與外界電路的焊接。n在正面的條狀金屬電極，還會往側(cè)邊伸展出一系列很細(xì)的金屬手指finger），一般稱為格子線gridlines。n格子線的設(shè)計，除了要能夠有效收集載流子外，還必須降低金屬線遮蔽入射光的比例。格子線的寬度一般在

11、50m以下，Bus bar的寬度約在0.5mm左右。n一般而言，正面的金屬線會遮掉35%的入射光面積。金屬電極材料一般為鋁或銀合金。24二、太陽電池之制造流程二、太陽電池之制造流程 n成本與效率的綜合平衡考慮。n如使用埋入式的電極buried contact雖比網(wǎng)印screen printing方式的電極，更能提高太陽電池的平均效率，但因為制造成本較高，所以并未被廣泛使用。 25基本的太陽電池制造流程示意圖基本的太陽電池制造流程示意圖 261 表面結(jié)構(gòu)粗糙化表面結(jié)構(gòu)粗糙化Texturization） n首先是利用NaOH的方向性蝕刻，在硅基板上產(chǎn)生逆金字塔狀凹槽。NaOH須與異丙基醇IPAis

12、opropyl alcohol混合在一起。IPA的作用在于濕化硅基板表面，以獲得更均勻的蝕刻效果表面活性劑）。n利用方向性蝕刻的方法來產(chǎn)生逆金字塔狀凹槽的技術(shù)，在單晶硅上得到最佳的效果。雖然也可用在多晶硅上，但所得到的凹槽效果比單晶硅要差許多，這也是多晶硅電池效率比單晶硅低的原因之一。27Scanning electron microscope photograph of a textured multicrystalline silicon surface 2829n這是因為多晶硅表面存在著許多不同方向性的晶粒，這些晶粒的蝕刻速率快慢不一，不像100單晶硅的均勻蝕刻效果。 n為解決此問題，也

13、有人采用機(jī)械切割的方式來制造出V型凹槽，接著用堿蝕刻來去除因機(jī)械加工所造成的表面損傷層。一般的V型凹槽的深度為50m左右。 30利用機(jī)械切割方式制造出的利用機(jī)械切割方式制造出的V型凹槽，可以降低多晶硅電池的表面反射程度型凹槽，可以降低多晶硅電池的表面反射程度 312 磷擴(kuò)散制作磷擴(kuò)散制作Phosphorous Diffusion） n完成表面粗糙織構(gòu)化之后，硅基板要利用高溫擴(kuò)散來形成P-N二極管。由于一般的太陽電池是使用P型硅片做基板，所以后續(xù)使用磷擴(kuò)散來形成P-N二極管。由于為高溫操作，對金屬離子的污染必須注意。n依據(jù)所使用的擴(kuò)散爐管的類型，擴(kuò)散工藝可分為：n （1石英爐管 n （2傳輸帶式

14、爐管Belt furnace） 32（1石英爐管石英爐管 石英管擴(kuò)散爐示意圖石英管擴(kuò)散爐示意圖 33n反應(yīng)歷程： n后處理：n 經(jīng)過擴(kuò)散爐處理完的硅晶片表面會產(chǎn)生一層二氧化硅，通常必須利用氫氟酸來去除表面的二氧化硅：n特點：n 商業(yè)擴(kuò)散爐為批式流程bach）。石英擴(kuò)散爐是比較干凈的方法，在爐管內(nèi)沒有其它金屬暴露在高溫下。322524POCl +3O =2P O +6Cl2522P O +5Si=2P+6SiO2262SiO +6HF=H SiF +2H O34石英管擴(kuò)散爐實際照片石英管擴(kuò)散爐實際照片 35（2傳輸帶式爐管傳輸帶式爐管Belt furnace） 傳輸帶式爐管示意圖傳輸帶式爐管示意

15、圖 36n制作過程：n 先將含磷的膏狀化合物如磷酸涂抹在硅晶片表面，待干燥后，利用傳輸帶將晶片帶入爐管內(nèi)，進(jìn)行擴(kuò)散。爐管內(nèi)的溫度可設(shè)計為幾個區(qū)域，在較低的溫度區(qū)域內(nèi)（600）先將膏狀化合物的有機(jī)物燒掉，接著進(jìn)入約950的高溫區(qū)域進(jìn)行擴(kuò)散過程。n缺陷：n 由于外界空氣可進(jìn)到爐內(nèi)，再加上傳輸帶含有金屬成分，所以金屬污染的幾率比石英擴(kuò)散爐大。 37擴(kuò)散裝置示意圖38影響擴(kuò)散的因素n管內(nèi)氣體中雜質(zhì)源的濃度n擴(kuò)散溫度n擴(kuò)散時間39影響擴(kuò)散的因素n管內(nèi)氣體中雜質(zhì)源濃度的大小決定著硅片N型區(qū)域磷濃度的大小。但是沉積在硅片表面的雜質(zhì)源達(dá)到一定程度時，將對N型區(qū)域的磷濃度改變影響不大。n擴(kuò)散溫度和擴(kuò)散時間對擴(kuò)散

16、結(jié)深影響較大。nN型區(qū)域磷濃度和擴(kuò)散結(jié)深共同決定著方塊電阻的大小。40太陽電池磷擴(kuò)散方法三氯氧磷POCl3液態(tài)源擴(kuò)散噴涂磷酸水溶液后鏈?zhǔn)綌U(kuò)散絲網(wǎng)印刷磷漿料后鏈?zhǔn)綌U(kuò)散41POCl3 簡介POCl3是目前磷擴(kuò)散用得較多的一種雜質(zhì)源無色透明液體，具有刺激性氣味。如果純度不高則呈紅黃色。比重為1.67，熔點2，沸點107，在潮濕空氣中發(fā)煙。POCl3很容易發(fā)生水解，POCl3極易揮發(fā)。42POCl3磷擴(kuò)散原理nPOCl3在高溫下（600）分解生成五氯化磷PCl5和五氧化二磷P2O5），其反應(yīng)式如下：n生成的P2O5在擴(kuò)散溫度下與硅反應(yīng)，生成二氧化硅SiO2和磷原子，其反應(yīng)式如下：4P5SiO5SiO2

17、P2525253OP3PCl5POClC600n由上面反應(yīng)式可以看出，POCl3熱分解時，如果沒有外來的氧O2參與其分解是不充分的，生成的PCl5是不易分解的，并且對硅有腐蝕作用，破壞硅片的表面狀態(tài)。但在有外來O2存在的情況下，PCl5會進(jìn)一步分解成P2O5并放出氯氣Cl2其反應(yīng)式如下： n生成的P2O5又進(jìn)一步與硅作用，生成SiO2和磷原子，由此可見，在磷擴(kuò)散時，為了促使POCl3充分的分解和避免PCl5對硅片表面的腐蝕作用，必須在通氮氣的同時通入一定流量的氧氣 。2522510ClO2P5O4PCl2過量On在有氧氣的存在時，POCl3熱分解的反應(yīng)式為： nPOCl3分解產(chǎn)生的P2O5淀積

18、在硅片表面，P2O5與硅反應(yīng)生成SiO2和磷原子，并在硅片表面形成一層磷-硅玻璃，然后磷原子再向硅中進(jìn)行擴(kuò)散 。322524526POClOPOClnPOCl3液態(tài)源擴(kuò)散方法具有生產(chǎn)效率較高，得到PN結(jié)均勻、平整和擴(kuò)散層表面良好等優(yōu)點，這對于制作具有大面積結(jié)的太陽電池是非常重要的。46擴(kuò)散層薄層電阻及其測量n在太陽電池擴(kuò)散工藝中，擴(kuò)散層薄層電阻方塊電阻是反映擴(kuò)散層質(zhì)量是否符合設(shè)計要求的重要工藝指標(biāo)之一。n方塊電阻也是標(biāo)志進(jìn)入半導(dǎo)體中的雜質(zhì)總量的一個重要參數(shù)。47方塊電阻的定義 n考慮一塊長為l、寬為a、厚為t的薄層如右圖。如果該薄層材料的電阻率為，則該整個薄層的電阻為)(altatlRn當(dāng)l=

19、a即為一個方塊時，R= /t?？梢?，（/t代表一個方塊的電阻，故稱為方塊電阻，特記為R= /t (/)48擴(kuò)散層薄層電阻的測試 n目前生產(chǎn)中，測量擴(kuò)散層薄層電阻廣泛采用四探針法。測量裝置示意圖如圖所示。圖中直線陳列四根金屬探針一般用鎢絲腐蝕而成排列在彼此相距為S一直線上，并且要求探針同時與樣品表面接觸良好，外面一對探針用來通電流、當(dāng)有電流注入時，樣品內(nèi)部各點將產(chǎn)生電位，里面一對探針用來測量2、3點間的電位差。 493 邊緣絕緣處理邊緣絕緣處理Edge Isolation） n目的：n 經(jīng)過擴(kuò)散工藝后，晶片的邊緣也會出現(xiàn)一層N型摻雜區(qū)，如果不去除，則會造成正面與背面電極的連通，必須將其去除，才能

20、顯現(xiàn)出P-N二極管的結(jié)構(gòu)。n方法：n 一般采用低溫的干蝕刻技術(shù)dry etching）。將晶片堆疊在一起保證不會蝕刻到晶片的正面及背面），放入反應(yīng)爐內(nèi)，使用CF4及O2的等離子體進(jìn)行干蝕刻。 504 抗反射層涂布抗反射層涂布ARC Deposition） n抗反射層的材料：n 有氧化鈦、氮化硅、一氧化硅、氧化鋁、二氧化硅、氧化鈰等。n抗反射層的涂布技術(shù)：n 以化學(xué)蒸鍍法Chemical Vapor Deposition，簡稱CVD最為常用。n CVD法又可分為APCVDAtmospheric Pressure CVD）、PECVD(Plasma Enhanced CVD)和RPCVD (Red

21、uced Pressure CVD)。51(1) APCVD nAPCVD法一般被用來生產(chǎn)氧化鈦或二氧化硅的抗反射層。將鈦的有機(jī)化合物漿料利用噴嘴nozzle噴濺在200環(huán)境的硅晶片上，使得鈦有機(jī)化合物在晶片表面產(chǎn)生水解反應(yīng)，而將氧化鈦沉積蒸鍍在硅晶片的表面。n此法可利用傳輸帶式反應(yīng)爐大量生產(chǎn)，或使用網(wǎng)印screen print的方式進(jìn)行涂布，再置于高溫下沉積。 52(2) PECVD法法 nPECVD法一般被用來生產(chǎn)氮化硅SiNx抗反射層。n在反應(yīng)爐內(nèi)通入SiH4及NH3或N2，使它在硅晶片表面產(chǎn)生一層非晶結(jié)構(gòu)的氮化硅SiNx抗反射層。n在此反射層內(nèi)，會含有將近40%原子比例的氫原子，雖然非

22、晶的氮化硅的化學(xué)式寫作SiNx，但實際上應(yīng)該是a-SiNx: H。 53(2) PECVD法法利用利用PECVD法生產(chǎn)氮化硅抗反射層的示意圖法生產(chǎn)氮化硅抗反射層的示意圖 54n氮化硅抗反射層最常使用在多晶硅太陽電池上，不僅能有效的減少入射光的反射，還具有鈍化的作用。n鈍化的作用起因與抗反射層內(nèi)部的氫原子，因為氫原子可以與多晶硅內(nèi)部的雜質(zhì)及缺陷如晶界發(fā)生反應(yīng)，而大幅降低多晶硅內(nèi)部在電性上的活性，降低了少數(shù)載流子再結(jié)合的機(jī)會，此鈍化稱為Bulk Passivation。nPECVD法使用的RF有高頻（13.56MHz及低頻10500KHz兩種，前者在表面鈍化surface passivation及

23、UV穩(wěn)定效果上比較好，后者可得到更均勻的氮化硅抗反射層。 555 正面電極網(wǎng)印正面電極網(wǎng)印Front Contact Print） n太陽電池對正面金屬電極的要求：n 與硅接觸時電阻低；金屬線寬??；附著力強；可焊接性強；可大量生產(chǎn)及低制造成本。n基于上述要求，網(wǎng)印screen printing技術(shù)是目前最廣泛使用的技術(shù)。n 原理：利用絲網(wǎng)圖形部分網(wǎng)孔透漿料，非圖形部分網(wǎng)孔不透漿料的基本原理進(jìn)行印刷。 56網(wǎng)印技術(shù)示意圖網(wǎng)印技術(shù)示意圖 57n網(wǎng)印技術(shù)中，最重要的成分為印刷板screen及金屬膏paste）。n印刷板多用人造纖維或不銹鋼絲，線的直徑約10m左右，間距約100m。n金屬膏的成分有：n

24、 有機(jī)溶劑，使得金屬膏呈現(xiàn)流動態(tài)；n 有機(jī)結(jié)合劑，固定金屬粉末；n 銀粉，粒度10m左右；n 玻璃粉，低熔點、高活性的氧化物粉末，可以對硅表面進(jìn)行蝕刻反應(yīng)，幫助銀粉與硅表面的結(jié)合。58補充補充絲網(wǎng)印刷技術(shù)介紹絲網(wǎng)印刷技術(shù)介紹 n使用尼龍絲網(wǎng)的特點：使用尼龍絲網(wǎng)的特點：n 尼龍絲網(wǎng)是由化學(xué)合成纖維制作而成，高強度；尼龍絲網(wǎng)是由化學(xué)合成纖維制作而成，高強度；n 耐磨性、耐化學(xué)藥品性、耐水性、彈性較好；耐磨性、耐化學(xué)藥品性、耐水性、彈性較好；n 絲徑均勻，表面光滑，故油墨的通過性極好；絲徑均勻，表面光滑，故油墨的通過性極好；n 可以使用低粘度漿料；可以使用低粘度漿料；n 拉伸性較大，一段時間后可能導(dǎo)

25、致絲網(wǎng)印版松馳，拉伸性較大，一段時間后可能導(dǎo)致絲網(wǎng)印版松馳，精度下降；精度下降；n 絲網(wǎng)有柔性，可以用于不平坦的表面。絲網(wǎng)有柔性，可以用于不平坦的表面。 59尼龍絲網(wǎng)印刷基本流程尼龍絲網(wǎng)印刷基本流程 60n使用不銹鋼絲網(wǎng)的特點：使用不銹鋼絲網(wǎng)的特點：n 絲徑細(xì)、目數(shù)多，耐磨性好，強度高，尺寸穩(wěn)定，絲徑細(xì)、目數(shù)多，耐磨性好，強度高，尺寸穩(wěn)定，拉伸性??；拉伸性??；n 漿料通過性能好；漿料通過性能好；n 漿料沉積厚度較易控制；漿料沉積厚度較易控制；n 適用于太陽能電池漿料的印刷。適用于太陽能電池漿料的印刷。 61不銹鋼絲網(wǎng)印刷基本流程不銹鋼絲網(wǎng)印刷基本流程 Close up of a screen

26、used for printing the front contact of a solar cell. During printing, metal paste is forced through the wire mesh in unmasked areas. The size of the wire mesh determines the minimum width of the fingers. Finger widths are typically 100 to 200 m. Close up of a finished screen-printed solar cell. The

27、fingers have a spacing of approximately 3 mm. An extra metal contact strip is soldered to the busbar during encapsulation to lower the cell series resistance. Front view of a completed screen-printed solar cell. As the cell is manufactured from a multicrystalline substrate, the different grain orien

28、tations can be clearly seen. The square shape of a multicrystalline substrate simplifies the packing of cells into a module. 646 背面電極網(wǎng)印背面電極網(wǎng)印Back Contact Print） n通常也采用網(wǎng)印技術(shù)來制造，與正面電極的不同點在于，金屬膏成分同時含有銀粉和鋁粉。這是因為銀粉本身無法與P型硅形成歐姆接觸，而鋁雖然可與P型硅形成歐姆接觸，但焊接性差，必須兩者混合使用。n雖然一整層連續(xù)的背面電極的電阻較小，但生產(chǎn)中習(xí)慣采用正面電極般的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。因為一整層連續(xù)的

29、背面電極會因為不同的熱膨脹系數(shù)，而使得晶片在高溫處理時發(fā)生彎曲變形。 Rear view of a finished screen-printed solar cell. The cell have a grid from a single print of Al/Ag paste with no BSF, The cell have a coverage of aluminium that gives a BSF but requires a second print for solderable contacts. 66高效率太陽電池高效率太陽電池PERL太陽電池太陽電池Passivate

30、d Emitter with Rear Locally diffused cell 67Electron microscope image of the top surface of a PERL Cell showing a broken electroplated finger. 68高效率太陽電池高效率太陽電池激光刻槽埋柵太陽電池激光刻槽埋柵太陽電池(Laser Grooved, Buried Contact Solar Cell )Cross-section of Laser Grooved, Buried Contact Solar Cell. Cross section of a

31、partially plated laser groove 70激光刻槽埋柵電池的制造工藝如下：激光刻槽埋柵電池的制造工藝如下：表面制絨表面磷擴(kuò)散和氧化激光刻槽化學(xué)清洗槽壁磷重擴(kuò)散背表面鋁金屬化與燒結(jié)頂電極、背電極同時化學(xué)鍍邊緣絕緣化 71激光刻槽埋柵太陽電池的優(yōu)點激光刻槽埋柵太陽電池的優(yōu)點相對于傳統(tǒng)電池的制造工藝，BCSC具有以下優(yōu)勢：高電極縱橫比接觸電極的厚/寬比例較大）；極細(xì)的頂電極柵線20m寬）；遮光損失從網(wǎng)印電極電池的1015%減少到23%；刻槽的寬度不變，通過增加它的深度來增加金屬的橫截面積，而不增加遮光面積；不需光刻、減反膜、拋光或研磨的表面； 72激光刻槽埋柵太陽電池的優(yōu)點激光

32、刻槽埋柵太陽電池的優(yōu)點另外：在刻槽區(qū)采用重?fù)诫s的槽壁，減小了接觸電阻；僅在刻槽區(qū)域采取更深的擴(kuò)散摻雜，有效地避免了金屬與發(fā)射區(qū)的直接接觸，同時確保了發(fā)射區(qū)的低摻雜濃度；通過使用輕摻雜的發(fā)射區(qū)來避免上表層“死區(qū)的產(chǎn)生，從而顯著改善電池對于短波光的響應(yīng)。 73高效率太陽電池高效率太陽電池背電極太陽電池背電極太陽電池RCSC）Rear Contact Solar Cells Back Contact Solar Cell as used in commercial production 747 火烤火烤Cofiring） n火烤的目的在于燒掉金屬膏中的有機(jī)化合物，并使得金屬顆粒燒結(jié)在一起，形成好的導(dǎo)

33、體，同時藉著高溫與晶片表面形成很好的結(jié)合。n通常來說，正面的金屬膏是涂在ARC層上面，而背面的金屬膏是涂在N型硅上面。 75三、模組化技術(shù)三、模組化技術(shù)Packing Density 單元排列密度以矩形最優(yōu) 76In a typical module, 36 cells are connected in series to produce a voltage sufficient to charge a 12V battery. 771 太陽電池的兩種基本工作電路太陽電池的兩種基本工作電路 （1僅用太陽電池作電源穩(wěn)壓設(shè)計 太陽電池的輸出電壓取決于照度，在采用太陽電池作為獨立太陽電池的輸出電壓取

34、決于照度，在采用太陽電池作為獨立電源時，為了在照度變化時使太陽電池的輸出電壓穩(wěn)定，需電源時，為了在照度變化時使太陽電池的輸出電壓穩(wěn)定，需采用齊納二極管和電容器組成電壓穩(wěn)定電路。采用齊納二極管和電容器組成電壓穩(wěn)定電路。 78(2)并用蓄電池的方式防逆流防過充 太陽電池附加蓄電池時，電路由防逆流二極管和電流控制太陽電池附加蓄電池時，電路由防逆流二極管和電流控制電路或電壓控制電路以及蓄電池構(gòu)成。電路或電壓控制電路以及蓄電池構(gòu)成。 792 太陽電池的工作點太陽電池的工作點 n太陽電池的工作點由負(fù)載阻抗、蓄電池的電壓特性來決定。n直接連接負(fù)載時，太陽電池的工作點在負(fù)載的電流-電壓特性和太陽電池的電流-電

35、壓特性的交點上。n連接蓄電池時，太陽電池的工作電壓等于蓄電池的電壓工作點。n此時，太陽電池的實際工作點的電壓和電流分別稱為工作電壓和工作電流，其數(shù)值與太陽電池輸出最大中功率時的最佳工作電壓和最佳工作電流不一定一致。 80直接連接負(fù)載時太陽電池的工作點直接連接負(fù)載時太陽電池的工作點 81連接蓄電池時太陽電池的工作點連接蓄電池時太陽電池的工作點 82為保證太陽電池的最佳輸出功率，需在光伏系統(tǒng)設(shè)計中為保證太陽電池的最佳輸出功率，需在光伏系統(tǒng)設(shè)計中合理考慮如下因素：合理考慮如下因素：光照強度電池特性轉(zhuǎn)換效率、最佳功率點）負(fù)載特性串聯(lián)級數(shù)并聯(lián)組數(shù)蓄電池的工作特性充放電特性，放電容量等） 833 基本光伏發(fā)電的系統(tǒng)分析基本光伏發(fā)電的系統(tǒng)分析 基本的光伏發(fā)電系統(tǒng)的示意圖基本的光伏發(fā)電系統(tǒng)的示意圖 PBLBB000JJJJJ（充電）（放電）84在蓄電池充電過程中光伏發(fā)電裝置與電阻負(fù)載的特性曲線在蓄電池充電過程中光伏發(fā)電