太阳能电池生产工艺原理课件.ppt
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- 关 键 词:
- 太阳能电池 生产工艺 原理 课件
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1、气候变暖、南极空洞、生态失衡、环境恶化气候变暖、南极空洞、生态失衡、环境恶化过度排放的废水、废气、废渣让过度排放的废水、废气、废渣让我们的地球不堪重负。全球变暖是一个毋庸置疑的事实,而且正在加速变暖。研我们的地球不堪重负。全球变暖是一个毋庸置疑的事实,而且正在加速变暖。研究发现,全球平均温度已升高究发现,全球平均温度已升高0.30.6摄氏度,其中摄氏度,其中11个最暖的年份发生在个最暖的年份发生在80年年代中期以后。全球变暖已经带来冰川消退、海平面上升、荒漠化等等非常严重的代中期以后。全球变暖已经带来冰川消退、海平面上升、荒漠化等等非常严重的后果,还给生态和农业带来严重影响。后果,还给生态和农
2、业带来严重影响。漫画:明天我们去哪里?漫画:明天我们去哪里?正电极正电极铝背场铝背场负电极主栅线负电极主栅线负电极子栅线负电极子栅线航航 天天 技技 术术远距离工业应用边远地区居民 引言 太阳能辐射 太阳电池的设计和制造 太阳电池结构和工作过程 太阳电池的电性能 太阳电池 将太阳光能直接转换为电能的 半导体器件 种类种类 硅太阳电池硅太阳电池 1)Si太阳电池太阳电池 1)单晶硅片单晶硅片 2)GaAs太阳电池太阳电池(砷化镓)砷化镓)2)多晶硅片多晶硅片 3)染料敏化电池染料敏化电池 3)非晶硅薄膜非晶硅薄膜 4)Cu2S电池电池 4)多晶硅薄膜多晶硅薄膜1、太阳辐射能的来源、太阳辐射能的来
3、源电磁辐射电磁辐射 大气大气质量质量太阳光线通过大气层的路程对到达地球太阳光线通过大气层的路程对到达地球 表面的太阳辐射的影响表面的太阳辐射的影响 AM0地球大气层外的太阳辐射地球大气层外的太阳辐射 AM1穿过穿过1个大气层的太阳辐射(太阳入射角为个大气层的太阳辐射(太阳入射角为0)AM1.5太阳入射角为太阳入射角为 48的太阳辐射的太阳辐射 AM0AM1.5JunctionScell-吸收光子,产生电子空穴对吸收光子,产生电子空穴对-电子空穴对被内建电场分离,在电子空穴对被内建电场分离,在PN结两端产生电势结两端产生电势-将将PN结用导线连接,形成电流结用导线连接,形成电流-在太阳电池两端连
4、接负载,实现了将光能向电能的在太阳电池两端连接负载,实现了将光能向电能的 转换转换 硅材料体电阻 金属电极电阻金属与硅的接触电阻(Rsh)边缘漏电边缘漏电 体内杂质和微观缺陷体内杂质和微观缺陷 PN结局部短路结局部短路 电流温度系数:0.1%电压温度系数:-0.4%(-2.3mV/)曲线125曲线235 12 12曲线11个太阳曲线20.5个太阳Isc,Uoc,Eff,FF,Rs,Rsh,Isc:电池面积、光强、温度Voc:光强、温度FF:串联电阻、并联电阻 光强:1000W/m2光谱分布:AM1.5电池温度:25 光生载流子的收集几率光生载流子的收集几率 结深结深 电极设计(使电阻损耗最小)
5、电极设计(使电阻损耗最小)减反射膜的厚度和折射率减反射膜的厚度和折射率QE vs.Wavelength0.000.100.200.300.400.500.600.700.800.901.0030040050060070080090010001100Wavelength(nm)Wavelength(nm)EQE&IQE(0-1)EQE&IQE(0-1)EQEIQE短路电流短路电流减反射膜、基区扩散长度、减反射膜、基区扩散长度、结的质量、损伤层结的质量、损伤层开路电压开路电压边缘腐蚀不够、边缘腐蚀不够、PN结不良结不良填充因子填充因子方块电阻、欧姆接触方块电阻、欧姆接触 103103()单晶单晶1
6、25125()单晶单晶125125()多晶多晶150150()多晶多晶156156()单晶单晶156156()多晶多晶在整个晶体内,原子都是周期性的规则排列,称之为单晶。由许多取向不同的单晶颗粒杂乱地排列在一起的固体称为多晶。装片制绒化学清洗扩散刻蚀装片制绒化学清洗扩散刻蚀去磷硅玻璃去磷硅玻璃PECVDPECVD丝网印刷丝网印刷烧结分类检测包装烧结分类检测包装制绒清洗甩干扩散刻蚀和去磷硅玻璃刻蚀和去磷硅玻璃PECVD丝网印刷背电极丝网印刷背电场丝网印刷正面电极分类检测包装原始硅片原始硅片制绒清洗和甩干扩散刻蚀和去磷硅玻璃刻蚀和去磷硅玻璃PECVD丝网印刷背电极丝网印刷正电极分类检测包装丝网印刷
7、背电场观察绒面观察绒面检验硅片尺寸检验硅片尺寸能发现生产过程中的各种问题,并及时向上级汇报,争取在第一时间内解决问题。能发现生产过程中的各种问题,并及时向上级汇报,争取在第一时间内解决问题。与组员团结协作,空闲时帮助其他组员完成工作,共创有意义的工作环境。与组员团结协作,空闲时帮助其他组员完成工作,共创有意义的工作环境。制绒须知:制绒须知:了解清洗间使用的各种原辅料的特性(包括:硅片、了解清洗间使用的各种原辅料的特性(包括:硅片、HF酸、酸、HCL酸、铬酸、铬酸、酒精、硅酸钠),做到能正确辨别、正确使用。酸、酒精、硅酸钠),做到能正确辨别、正确使用。懂得各种溶液的配备及生产过程中的正确防护。懂
8、得各种溶液的配备及生产过程中的正确防护。保证送入扩散间的硅片与相应的流程卡一一对应,而且数据准确。保证送入扩散间的硅片与相应的流程卡一一对应,而且数据准确。懂得各懂得各操作记录操作记录及及工序流程卡工序流程卡的正确填写,确保生产过程中的统的正确填写,确保生产过程中的统计准确。计准确。制绒步骤:制绒步骤:佩带防护眼镜、口罩、手套花篮准备将硅片防入花篮机器上料佩带防护眼镜、口罩、手套花篮准备将硅片防入花篮机器上料开始制绒制绒分钟开启制绒槽盖抽检一片目视制绒效果(有开始制绒制绒分钟开启制绒槽盖抽检一片目视制绒效果(有无白斑)将硅片放入槽中关闭槽盖放入水槽抽检一片氮气枪吹干无白斑)将硅片放入槽中关闭槽
9、盖放入水槽抽检一片氮气枪吹干电子显微镜观察绒面将硅片放入水槽开启制绒槽化学品加液关电子显微镜观察绒面将硅片放入水槽开启制绒槽化学品加液关闭制绒槽盖制绒完毕填写表单闭制绒槽盖制绒完毕填写表单单晶制绒:用碱腐蚀单晶制绒:用碱腐蚀多晶制绒:用酸腐蚀多晶制绒:用酸腐蚀 硅的各向异性腐蚀,在不同的晶向上的腐蚀速度硅的各向异性腐蚀,在不同的晶向上的腐蚀速度不一致,在不一致,在100面上的腐蚀速率与面上的腐蚀速率与111面上的腐蚀面上的腐蚀速率速率R111的比值的比值 R100:R111在一定的弱碱溶在一定的弱碱溶液中可以达到液中可以达到500 反应方程式:反应方程式:2NaOH+Si+H2O=Na2SiO
10、3+2H2 HCL去除硅片表面的去除硅片表面的金属离子金属离子 HF去除硅片表面的去除硅片表面的 氧化物氧化物2222HNaCLNaHCLOHSiFHSiOHF262226 单晶原始形貌(单晶原始形貌(500倍)倍)单晶绒面单晶绒面(500倍倍)单晶绒面(单晶绒面(SEM)多晶绒面(多晶绒面(SEM)在在P型半导体表面掺杂五价磷元素型半导体表面掺杂五价磷元素在硅片表面形成在硅片表面形成PN结结外层:磷硅玻璃中间:N型半导体硅P型半导体硅P型硅N型硅磷硅玻璃(PSG)扩散的目的:形成扩散的目的:形成PN结结电位电位差计差计单单晶晶硅硅1 2 3 4 PSiOSiOPCLOPOPCLOPPCLPO
11、CLCCC2800228002552560035255懂得石英管、SIC桨及其它石英器件的拆卸、清洗和安装。懂得石英管清洗机的使用及相应清洗液的配备。懂得在手动及自动状态下对扩散舟及扩散管进行TCA和饱和。懂得装片、卸片的正确方法,并确保扩散舟及钝化舟的正确使用。懂得四探针测试仪的正确使用及方块电阻的正确测量懂得生产过程中方块电阻的正确控制,确保方块电阻处于要求范围。扩散操作重点扩散原理及检测扩散原理及检测刻蚀目的:去除边缘去除边缘PN结,防止上下短路结,防止上下短路等离子体刻蚀原理:等离子体刻蚀原理:等离子体刻蚀是采用高频辉光放电反应,使反应气等离子体刻蚀是采用高频辉光放电反应,使反应气体激
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