第五章 單晶矽及多晶矽 太陽(yáng)能電池

1、第五章　單晶矽及多晶矽太陽(yáng)能電池,5-1單晶矽及多晶矽太陽(yáng)能電池的發(fā)展　　　　及其演進(jìn)5-2單晶矽及多晶矽太陽(yáng)能電池的基本結(jié)構(gòu)及其特性5-3單晶矽及多晶矽太陽(yáng)能電池的製程技術(shù),第五章　單晶矽及多晶矽太陽(yáng)能電池　P,2,內(nèi)容大綱,本章節(jié)將討論以及探討的內(nèi)容，主要有三大部分 ：?jiǎn)尉岸嗑?yáng)能電池的發(fā)展及其演進(jìn)單晶矽及多晶矽太陽(yáng)能電池的基本結(jié)構(gòu)及其特性單晶矽及多晶矽太陽(yáng)能電池的製程技術(shù),126,第五章　單晶矽及多晶矽太

2、陽(yáng)能電池　P,3,5-1-1單晶矽及多晶矽太陽(yáng)能電池的發(fā)展及其演進(jìn),兩面受光型太陽(yáng)能電池胞的基本結(jié)構(gòu)，是一種n?-p-p? 堆疊而成的構(gòu)造,128,圖5-1　兩面受光型太陽(yáng)能電池胞的基本結(jié)構(gòu)示意圖,第五章　單晶矽及多晶矽太陽(yáng)能電池　P,4,5-1-1單晶矽及多晶矽太陽(yáng)能電池的發(fā)展及其演進(jìn),典型的結(jié)構(gòu)以及其外觀尺寸示意圖,129,圖5-2兩面受光型太陽(yáng)能電池模組的基本結(jié)構(gòu),,第五章　單晶矽及多晶矽太陽(yáng)能電池　P,5,5-1-1單晶矽

3、及多晶矽太陽(yáng)能電池的發(fā)展及其演進(jìn),130,圖5-3　兩面受光型太陽(yáng)能電池的輸出特性 (a) 以及發(fā)電特性 (b) 的關(guān)係圖,,,,第五章　單晶矽及多晶矽太陽(yáng)能電池　P,6,5-2-1單晶矽太陽(yáng)能電池基本結(jié)構(gòu)及其特性,133,,,,,圖5-4 單晶矽太陽(yáng)能電池的基本結(jié)構(gòu)，有一般接合型構(gòu)造、淺接合型構(gòu)造、以及背表面場(chǎng)型構(gòu)造等三種,第五章　單晶矽及多晶矽太陽(yáng)能電池　P,7,5-2-1單晶矽太陽(yáng)能電池基本結(jié)構(gòu)及其特性,134,,,,,圖5-

4、5光電流的產(chǎn)生是由擴(kuò)散電流以及漂移電流等兩種不同物理機(jī)制的電流所組成的,,第五章　單晶矽及多晶矽太陽(yáng)能電池　P,8,5-2-2多晶矽太陽(yáng)能電池基本結(jié)構(gòu)及其特性,135,,,,,圖5-6單一接面式的 (a)、雙重接面式的 (b)、以及多重接面式的 (c) 結(jié)構(gòu)示意圖,,,第五章　單晶矽及多晶矽太陽(yáng)能電池　P,9,5-2-2多晶矽太陽(yáng)能電池基本結(jié)構(gòu)及其特性,136,,,,,,,在薄膜狀太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)上差異：?jiǎn)我唤用媸降?，如圖5-6(

5、a)所示雙重接面式的，如圖5-6(b)所示多重接面式的或堆疊式的，如圖5-6(c)所示,第五章　單晶矽及多晶矽太陽(yáng)能電池　P,10,5-2-2多晶矽太陽(yáng)能電池基本結(jié)構(gòu)及其特性,139,,,,,,,,圖5-7代表性球狀矽太陽(yáng)能電池的實(shí)體以及用於光學(xué)模擬計(jì)算的解剖體,第五章　單晶矽及多晶矽太陽(yáng)能電池　P,11,5-2-2多晶矽太陽(yáng)能電池基本結(jié)構(gòu)及其特性,139,,,,,,,,圖5-7代表性球狀矽太陽(yáng)能電池的實(shí)體以及用於光學(xué)模擬計(jì)算的

6、解剖體,,第五章　單晶矽及多晶矽太陽(yáng)能電池　P,12,5-2-2多晶矽太陽(yáng)能電池基本結(jié)構(gòu)及其特性,141,,,,,,,,圖5-9球狀矽太陽(yáng)能電池在氫鈍化處理之前與之後，其輸出特性以及量子轉(zhuǎn)換效率,,,,第五章　單晶矽及多晶矽太陽(yáng)能電池　P,13,5-2-3多晶矽薄膜型太陽(yáng)能電池基本結(jié)構(gòu)及其特性,144,,,,,,,,圖5-11在不同溫度 (a) 以及照射強(qiáng)度 (b) 之下，微結(jié)晶多層接面式堆疊太陽(yáng)能電池的電壓 - 電流特性圖,,,,

7、,第五章　單晶矽及多晶矽太陽(yáng)能電池　P,14,5-2-3多晶矽薄膜型太陽(yáng)能電池基本結(jié)構(gòu)及其特性,144,,,,,,,,圖5-12並列接線以及直列接線等兩種模組配線連接方式,,,,,,第五章　單晶矽及多晶矽太陽(yáng)能電池　P,15,5-3-1單晶矽太陽(yáng)能電池的製程技術(shù),145,,,,,,,,圖5-13以規(guī)則性以及週期性進(jìn)行三度空間分布地排列而成的鑽石結(jié)構(gòu),,,,,,,第五章　單晶矽及多晶矽太陽(yáng)能電池　P,16,5-3-1單晶矽太陽(yáng)能電池

8、的製程技術(shù),145,,,,,,,,圖5-14非晶矽的、多晶矽的、以及單晶矽的三種不同的結(jié)晶型態(tài),,,,,,,,第五章　單晶矽及多晶矽太陽(yáng)能電池　P,17,5-3-1單晶矽太陽(yáng)能電池的製程技術(shù),146,,,,,,,,圖5-15柴可夫斯基長(zhǎng)晶法 (a) 以及浮動(dòng)帶熔融長(zhǎng)晶法 (b),,,,,,,,,第五章　單晶矽及多晶矽太陽(yáng)能電池　P,18,5-3-1單晶矽太陽(yáng)能電池的製程技術(shù),147,,,,,,,,圖5-16零度空間型的點(diǎn)缺陷、一度

9、空間型的線缺陷、二度空間型的面缺陷、以及三度空間型的體缺陷,,,,,,,,,,第五章　單晶矽及多晶矽太陽(yáng)能電池　P,19,5-3-2多晶矽太陽(yáng)能電池的製程技術(shù),150,,,,,,,,,,,,,,,,第五章　單晶矽及多晶矽太陽(yáng)能電池　P,20,5-3-2多晶矽太陽(yáng)能電池的製程技術(shù),151,,,,,,,,,,,,,,,,,圖5-17冶金級(jí)矽材料的製程流程 - 碳熱還原製程法的示意圖,第五章　單晶矽及多晶矽太陽(yáng)能電池　P,21,5-3-2多

10、晶矽太陽(yáng)能電池的製程技術(shù),152,,,,,,,,,,,,,,,,,碳熱還原製程 (Carbothermic Reduction Process),主反應(yīng)SiO2(s) ? 2C(s) ? Si(l) ? 2CO(g) ? CO2(g)副反應(yīng)Si(l) ? 1/2O2(g) ? SiO(g)SiO(g) ? 1/2O2 ? SiO2(s),第五章　單晶矽及多晶矽太陽(yáng)能電池　P,22,5-3-2多晶矽太陽(yáng)能電池的製程技術(shù),15

11、2,,,,,,,,,,,,,,,,,碳熱還原製程 (Carbothermic Reduction Process),在內(nèi)層高溫?zé)釁^(qū)：反應(yīng)溫度在1,900~2,100?C2SiO2(l) ? SiC(s) ? 3SiO(g) ? CO(g)SiO (g) ? SiC(s) ? 2Si(l) ? CO(g)在外層低溫冷區(qū)：反應(yīng)溫度小於1900?CSiO(g) ? 2C ? SiC(s) ? CO(g)2SiO(g) ? Si

12、(l) ? SiO2(s),第五章　單晶矽及多晶矽太陽(yáng)能電池　P,23,5-3-2多晶矽太陽(yáng)能電池的製程技術(shù),152,,,,,,,,,,,,,,,,,精煉製程 (Refining Process),其主要的反應(yīng)式如下：3(SiO2) ? 4Al ? 3Si(l) ? 2(Al2O3)SiO2 ? 2Ca ? Si(l) ? 2(CaO)SiO2 ? 2Mg ? Si(l) ? 2(MgO)Si(l) ? O2 ? (SiO2),

13、第五章　單晶矽及多晶矽太陽(yáng)能電池　P,24,5-3-2多晶矽太陽(yáng)能電池的製程技術(shù),153,,,,,,,,,,,,,,,,鑄型壓碎製程 (Casting Scratch Process),,圖5-18西門(mén)子製程法的製作流程示意圖,第五章　單晶矽及多晶矽太陽(yáng)能電池　P,25,5-3-2多晶矽太陽(yáng)能電池的製程技術(shù),154,,,,,,,,,,,,,,,,鑄型壓碎製程 (Casting Scratch Process),第一階段化學(xué)反應(yīng)式Si

14、(s)?3HCl?SiHCl3?H2Si(s) ? 4HCl ? SiCl4 ? 2H2SiCl4 ? H2 ? SiHCl3 ? HCl3SiCl4 ? 2H2?Si ? 4SiHCl32SiHCl3 ? SiCl4 ? Si ? 2HCl,第五章　單晶矽及多晶矽太陽(yáng)能電池　P,26,5-3-2多晶矽太陽(yáng)能電池的製程技術(shù),154,,,,,,,,,,,,,,,,鑄型壓碎製程 (Casting Scratch Process),第

15、二階段化學(xué)反應(yīng)式2SiHCl3 ? SiH2Cl2 ? SiCl4SiH2Cl2 ? Si ? 2HClHSiCl3 ? H2 ? Si ? 3HClHSiCl3 ? HCl ? SiCl4 ? H2,第五章　單晶矽及多晶矽太陽(yáng)能電池　P,27,5-3-2多晶矽太陽(yáng)能電池的製程技術(shù),155,,,,,,,,,,,,,,,,,圖5-19聯(lián)合碳化物製程法的製作流程示意圖,第五章　單晶矽及多晶矽太陽(yáng)能電池　P,28,5-3-2多晶矽太

16、陽(yáng)能電池的製程技術(shù),156,,,,,,,,,,,,,,,,,圖5-20乙西爾製程法的製作流程示意圖,,第五章　單晶矽及多晶矽太陽(yáng)能電池　P,29,5-3-3多晶矽薄膜型太陽(yáng)能電池的製程技術(shù),158,,,,,,,,,,,,,,,,,,,圖5-21基板型太陽(yáng)能電池 (a) 以及表板型太陽(yáng)能電池 (b) 的基本結(jié)構(gòu)示意圖,第五章　單晶矽及多晶矽太陽(yáng)能電池　P,30,5-3-3多晶矽薄膜型太陽(yáng)能電池的製程技術(shù),159,,,,,,,,,,,

17、,,,,,,,,圖5-22基板型太陽(yáng)能電池的製作流程,,第五章　單晶矽及多晶矽太陽(yáng)能電池　P,31,5-3-3多晶矽薄膜型太陽(yáng)能電池的製程技術(shù),160,,,,,,,,,,,,,,,,,,,圖5-23就非晶矽、微晶矽或多晶矽、以及單晶矽等薄膜而言，其太陽(yáng)能光譜的吸收特性以及其穿透?jìng)S數(shù),,,第五章　單晶矽及多晶矽太陽(yáng)能電池　P,32,5-3-4單晶矽及多晶矽太陽(yáng)能電池的量測(cè)系統(tǒng),162,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,現(xiàn)階段太陽(yáng)能

18、電池的量測(cè)設(shè)備系統(tǒng)種類(lèi)：四點(diǎn)探針量測(cè)儀 (Four-Point Probe)非接觸式晶圓片電阻值量測(cè)儀 (Contact-Less Resistivity Tester)非接觸式晶圓片厚度量測(cè)儀 (Contact-Less Thickness Tester)非接觸式晶圓片彎曲度量測(cè)儀 (Contact-Less Warp or Bowl Tester)微波壽命量測(cè)儀 (Microwave Lifetime Tester)輝光