第七章晶體硅太陽電池

第七章晶體硅太陽電池第1頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月2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(jià)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（Wattperdollar）來看，兩者實(shí)際上非常接近。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)第2頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3晶體硅太陽電池一、基本結(jié)構(gòu)二、制作太陽電池的基本流程三、模組化技術(shù)四、薄膜型微晶硅太陽電池第3頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月4一、太陽電池基本結(jié)構(gòu)太陽能之應(yīng)用系統(tǒng)的最基本單位是太陽電池（cell）。一般來說，一個(gè)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)。如，一個(gè)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。第4頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月5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）。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，進(jìn)一步的串聯(lián)或并聯(lián)則可形成陣列安排（array）。第5頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月6電池（cell）；模組（module）；陣列（array）第6頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月7在一把的太陽電池應(yīng)用系統(tǒng)上，還包括蓄電池（storagebattery）、功率調(diào)節(jié)器（powerconditioner）和安裝固定結(jié)構(gòu)（mountingstructures）等周邊設(shè)施，統(tǒng)稱為平衡系統(tǒng)（balanceofsystem）。隨材料和制造技術(shù)不同，太陽電池的架構(gòu)會(huì)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(gè)主要部分。第7頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月8基本的晶體硅太陽電池結(jié)構(gòu)第8頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月9為達(dá)到最佳的轉(zhuǎn)換效率，主要考慮的因素有：減低太陽光的表面反射；減低任何形式的載流子再結(jié)合(carrierrecombination)；金屬電極接觸最優(yōu)化。第9頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月101基板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。就品質(zhì)的完美性而言，所有的結(jié)晶硅中以FZ硅片（FloatZoneSilicon）最佳，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（grainboundaries）及差排（dislocation），使得能量轉(zhuǎn)換效率不如CZ單晶硅片。第10頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月11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(huì)引入雜質(zhì)。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)（Getteringtechnology），去降低金屬雜質(zhì)對(duì)少數(shù)載流子壽命的影響。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。第11頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月12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)大多采用P型硅而設(shè)計(jì)。使用電阻率較低的晶體硅基板，會(huì)降低太陽電池的串聯(lián)電阻（seriesresistance）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0.5~30ohm·cm。晶體硅基板的厚度也會(huì)影響太陽電池的效率。第12頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月13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）第13頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月142表面結(jié)構(gòu)粗糙化（Texturing）由于硅具有很高的反射系數(shù)（reflectionindex），它對(duì)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，在于降低太陽光自表面反射損失的幾率，進(jìn)而提高電池的效率。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。第14頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月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第15頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月16逆金字塔(倒金字塔）狀的凹槽，一般是利用NaOH或KOH堿性液對(duì)硅晶體表面進(jìn)行蝕刻。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(huì)被蝕刻出逆金字塔狀的凹槽。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，成為基本的制造步驟之一。第16頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月17利用NaOH或KOH的堿性蝕刻液，產(chǎn)生出的逆金字塔狀凹槽第17頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月183P-N二極體PN二極體是光伏效應(yīng)的來源，由高溫?cái)U(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。一般的N型擴(kuò)散只有約0.5μm左右的厚度，而且是在基板做完粗糙化處理后才進(jìn)行的。第18頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月194抗反射層（AntireflectionCoating）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。常用TiO2、SiN、SiO、Al2O3、SiO2、CeO2等。折射率為硅折射率的平方根最好，厚度d=nλ/4最好，反射的情況可被降至最低。第19頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月205金屬電極（下次課會(huì)詳細(xì)講到）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。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(gè)N+的區(qū)域以取出電子，或制造出一個(gè)P+的區(qū)域以取出空穴。第20頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月21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(huì)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。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backsurfacefield（BSF）金屬層。第21頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月22第22頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月23一般而言，太陽電池的正面與背面，都有兩道較寬的白色垂直線，稱為BusBar，提供與外界電路的焊接。在正面的條狀金屬電極，還會(huì)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。格子線的設(shè)計(jì)，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50μm以下，Busbar的寬度約在0.5mm左右。一般而言，正面的金屬線會(huì)遮掉3~5%的入射光面積。金屬電極材料一般為鋁或銀合金。第23頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月24二、太陽電池之制造流程成本與效率的綜合平衡考慮。如使用埋入式的電極（buriedcontact）雖比網(wǎng)?。╯creenprinting）方式的電極，更能提高太陽電池的平均效率，但因?yàn)橹圃斐杀据^高，所以并未被廣泛使用。第24頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月25基本的太陽電池制造流程示意圖第25頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月261表面結(jié)構(gòu)粗糙化（Texturization）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IPA（isopropylalcohol）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）。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。第26頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月27Scanningelectronmicroscopephotographofatexturedmulticrystallinesiliconsurface第27頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月28第28頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月29這是因?yàn)槎嗑Ч璞砻娲嬖谥S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。為解決此問題，也有人采用機(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50μm左右。第29頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月30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第30頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月312磷擴(kuò)散制作（PhosphorousDiffusion）完成表面粗糙織構(gòu)化之后，硅基板要利用高溫?cái)U(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(duì)金屬離子的污染必須注意。依據(jù)所使用的擴(kuò)散爐管的類型，擴(kuò)散工藝可分為：（1）石英爐管（2）傳輸帶式爐管（Beltfurnace）第31頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月32（1）石英爐管石英管擴(kuò)散爐示意圖第32頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月33反應(yīng)歷程：后處理：經(jīng)過擴(kuò)散爐處理完的硅晶片表面會(huì)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：特點(diǎn)：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。第33頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月34石英管擴(kuò)散爐實(shí)際照片第34頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月35（2）傳輸帶式爐管（Beltfurnace）傳輸帶式爐管示意圖第35頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月36制作過程：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(jì)為幾個(gè)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。缺點(diǎn)：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。第36頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月37擴(kuò)散裝置示意圖第37頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月38影響擴(kuò)散的因素管內(nèi)氣體中雜質(zhì)源的濃度擴(kuò)散溫度擴(kuò)散時(shí)間第38頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月39影響擴(kuò)散的因素管內(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(shí)，將對(duì)N型區(qū)域的磷濃度改變影響不大。擴(kuò)散溫度和擴(kuò)散時(shí)間對(duì)擴(kuò)散結(jié)深影響較大。N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。第39頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月40太陽電池磷擴(kuò)散方法１．三氯氧磷（POCl3）液態(tài)源擴(kuò)散２．噴涂磷酸水溶液后鏈?zhǔn)綌U(kuò)散３．絲網(wǎng)印刷磷漿料后鏈?zhǔn)綌U(kuò)散第40頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月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(diǎn)2℃，沸點(diǎn)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)。第41頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月42POCl3磷擴(kuò)散原理POCl3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：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：第42頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月由上面反應(yīng)式可以看出，POCl3熱分解時(shí)，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(duì)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(huì)進(jìn)一步分解成P2O5并放出氯氣（Cl2）其反應(yīng)式如下：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(shí)，為了促使POCl3充分的分解和避免PCl5對(duì)硅片表面的腐蝕作用，必須在通氮?dú)獾耐瑫r(shí)通入一定流量的氧氣。第43頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月在有氧氣的存在時(shí)，POCl3熱分解的反應(yīng)式為：POCl3分解產(chǎn)生的P2O5淀積在硅片表面，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。第44頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月POCl3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(diǎn)，這對(duì)于制作具有大面積結(jié)的太陽電池是非常重要的。第45頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月46擴(kuò)散層薄層電阻及其測(cè)量在太陽電池?cái)U(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(jì)要求的重要工藝指標(biāo)之一。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(gè)重要參數(shù)。第46頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月47方塊電阻的定義考慮一塊長為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ρ，則該整個(gè)薄層的電阻為當(dāng)l=a（即為一個(gè)方塊）時(shí)，R=

ρ/t?？梢姡é?t）代表一個(gè)方塊的電阻，故稱為方塊電阻，特記為R□=

ρ/t(Ω/□)第47頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月48擴(kuò)散層薄層電阻的測(cè)試目前生產(chǎn)中，測(cè)量擴(kuò)散層薄層電阻廣泛采用四探針法。測(cè)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(shí)與樣品表面接觸良好，外面一對(duì)探針用來通電流、當(dāng)有電流注入時(shí)，樣品內(nèi)部各點(diǎn)將產(chǎn)生電位，里面一對(duì)探針用來測(cè)量2、3點(diǎn)間的電位差。

第48頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月493邊緣絕緣處理（EdgeIsolation）目的：經(jīng)過擴(kuò)散工藝后，晶片的邊緣也會(huì)出現(xiàn)一層N型摻雜區(qū)，如果不去除，則會(huì)造成正面與背面電極的連通，必須將其去除，才能顯現(xiàn)出P-N二極管的結(jié)構(gòu)。方法：一般采用低溫的干蝕刻技術(shù)（dryetching）。將晶片堆疊在一起（保證不會(huì)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。第49頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月504抗反射層涂布（ARCDeposition）抗反射層的材料：有氧化鈦、氮化硅、一氧化硅、氧化鋁、二氧化硅、氧化鈰等?？狗瓷鋵拥耐坎技夹g(shù)：以化學(xué)蒸鍍法（ChemicalVaporDeposition，簡稱CVD）最為常用。CVD法又可分為APCVD（AtmosphericPressureCVD）、PECVD(PlasmaEnhancedCVD)和RPCVD(ReducedPressureCVD)。第50頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月51(1)APCVDAPCVD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?cè)诠杈谋砻?。此法可利用傳輸帶式反?yīng)爐大量生產(chǎn)，或使用網(wǎng)?。╯creenprint）的方式進(jìn)行涂布，再置于高溫下沉積。第51頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月52(2)PECVD法PECVD法一般被用來生產(chǎn)氮化硅（SiNx）抗反射層。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。在此反射層內(nèi)，會(huì)含有將近40%原子比例的氫原子，雖然非晶的氮化硅的化學(xué)式寫作SiNx，但實(shí)際上應(yīng)該是a-SiNx:H。第52頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月53(2)PECVD法利用PECVD法生產(chǎn)氮化硅抗反射層的示意圖第53頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月54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。鈍化的作用起因與抗反射層內(nèi)部的氫原子，因?yàn)闅湓涌梢耘c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(huì)，此鈍化稱為BulkPassivation。PECVD法使用的RF有高頻（~13.56MHz）及低頻（10~500KHz）兩種，前者在表面鈍化（surfacepassivation）及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。第54頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月555正面電極網(wǎng)?。‵rontContactPrint）太陽電池對(duì)正面金屬電極的要求：與硅接觸時(shí)電阻低；金屬線寬小；附著力強(qiáng)；可焊接性強(qiáng)；可大量生產(chǎn)及低制造成本。基于上述要求，網(wǎng)?。╯creenprinting）技術(shù)是目前最廣泛使用的技術(shù)。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。

第55頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月56網(wǎng)印技術(shù)示意圖第56頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月57網(wǎng)印技術(shù)中，最重要的成分為印刷板（screen）及金屬膏（paste）。印刷板多用人造纖維或不銹鋼絲，線的直徑約10μm左右，間距約100μm。金屬膏的成分有：有機(jī)溶劑，使得金屬膏呈現(xiàn)流動(dòng)態(tài)；有機(jī)結(jié)合劑，固定金屬粉末；銀粉，粒度10μm左右；玻璃粉，低熔點(diǎn)、高活性的氧化物粉末，可以對(duì)硅表面進(jìn)行蝕刻反應(yīng)，幫助銀粉與硅表面的結(jié)合。第57頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月58補(bǔ)充—絲網(wǎng)印刷技術(shù)介紹

使用尼龍絲網(wǎng)的特點(diǎn)：尼龍絲網(wǎng)是由化學(xué)合成纖維制作而成，高強(qiáng)度；耐磨性、耐化學(xué)藥品性、耐水性、彈性較好；絲徑均勻，表面光滑，故油墨的通過性極好；可以使用低粘度漿料；拉伸性較大，一段時(shí)間后可能導(dǎo)致絲網(wǎng)印版松馳，精度下降；絲網(wǎng)有柔性，可以用于不平坦的表面。第58頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月59尼龍絲網(wǎng)印刷基本流程第59頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月60使用不銹鋼絲網(wǎng)的特點(diǎn)：絲徑細(xì)、目數(shù)多，耐磨性好，強(qiáng)度高，尺寸穩(wěn)定，拉伸性??；漿料通過性能好；漿料沉積厚度較易控制；適用于太陽能電池漿料的印刷。第60頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月61不銹鋼絲網(wǎng)印刷基本流程第61頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月Closeupofascreenusedforprintingthefrontcontactofasolarcell.Duringprinting,metalpasteisforcedthroughthewiremeshinunmaskedareas.Thesizeofthewiremeshdeterminestheminimumwidthofthefingers.Fingerwidthsaretypically100to200μm.Closeupofafinishedscreen-printedsolarcell.Thefingershaveaspacingofapproximately3mm.Anextrametalcontactstripissolderedtothebusbarduringencapsulationtolowerthecellseriesresistance.第62頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月Frontviewofacompletedscreen-printedsolarcell.Asthecellismanufacturedfromamulticrystallinesubstrate,thedifferentgrainorientationscanbeclearlyseen.Thesquareshapeofamulticrystallinesubstratesimplifiesthepackingofcellsintoamodule.第63頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月646背面電極網(wǎng)?。˙ackContactPrint）通常也采用網(wǎng)印技術(shù)來制造，與正面電極的不同點(diǎn)在于，金屬膏成分同時(shí)含有銀粉和鋁粉。這是因?yàn)殂y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。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?yàn)橐徽麑舆B續(xù)的背面電極會(huì)因?yàn)椴煌臒崤蛎浵禂?shù)，而使得晶片在高溫處理時(shí)發(fā)生彎曲變形。第64頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月Rearviewofafinishedscreen-printedsolarcell.ThecellhaveagridfromasingleprintofAl/AgpastewithnoBSF,ThecellhaveacoverageofaluminiumthatgivesaBSFbutrequiresasecondprintforsolderablecontacts.第65頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月66高效率太陽電池PERL太陽電池PassivatedEmitterwithRearLocallydiffusedcell第66頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月67ElectronmicroscopeimageofthetopsurfaceofaPERLCellshowingabrokenelectroplatedfinger.第67頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月68高效率太陽電池激光刻槽埋柵太陽電池(LaserGrooved,BuriedContactSolarCell

)Cross-sectionofLaserGrooved,BuriedContactSolarCell.第68頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月Crosssectionofapartiallyplatedlasergroove第69頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月70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?cái)U(kuò)散背表面鋁金屬化與燒結(jié)頂電極、背電極同時(shí)化學(xué)鍍邊緣絕緣化第70頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月71激光刻槽埋柵太陽電池的優(yōu)點(diǎn)相對(duì)于傳統(tǒng)電池的制造工藝，BCSC具有以下優(yōu)勢(shì)：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（20μm寬）；遮光損失從網(wǎng)印電極電池的10~15%減少到2~3%；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；第71頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月72激光刻槽埋柵太陽電池的優(yōu)點(diǎn)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(shí)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(duì)于短波光的響應(yīng)。第72頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月73高效率太陽電池背電極太陽電池（RCSC）RearContactSolarCells

BackContactSolarCellasusedincommercialproduction第73頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月747火烤（Cofiring）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)體，同時(shí)藉著高溫與晶片表面形成很好的結(jié)合。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。第74頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月75三、模組化技術(shù)PackingDensity單元排列密度—以矩形最優(yōu)第75頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月76Inatypicalmodule,36cellsareconnectedinseriestoproduceavoltagesufficienttochargea12Vbattery.第76頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月771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(jì)太陽電池的輸出電壓取決于照度，在采用太陽電池作為獨(dú)立電源時(shí)，為了在照度變化時(shí)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。第77頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月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(shí)，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。第78頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月792太陽電池的工作點(diǎn)太陽電池的工作點(diǎn)由負(fù)載阻抗、蓄電池的電壓特性來決定。直接連接負(fù)載時(shí)，太陽電池的工作點(diǎn)在負(fù)載的電流-電壓特性和太陽電池的電流-電壓特性的交點(diǎn)上。連接蓄電池時(shí)，太陽電池的工作電壓等于蓄電池的電壓工作點(diǎn)。此時(shí)，太陽電池的實(shí)際工作點(diǎn)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(shí)的最佳工作電壓和最佳工作電流不一定一致。第79頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月80直接連接負(fù)載時(shí)太陽電池的工作點(diǎn)第80頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月81連接蓄電池時(shí)太陽電池的工作點(diǎn)第81頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月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(jì)中合理考慮如下因素：光照強(qiáng)度電池特性（轉(zhuǎn)換效率、最佳功率點(diǎn)）負(fù)載特性串聯(lián)級(jí)數(shù)并聯(lián)組數(shù)蓄