高效多晶硅太陽能電池制備工藝研究

【摘要】：長期以來,光伏發(fā)電技術(shù)被認(rèn)為是解決能源衰竭和環(huán)境危機(jī)的主要途徑。而多晶硅太陽能電池份額占據(jù)光伏市場的絕大部分,并呈現(xiàn)逐年上升趨勢,有極大的發(fā)展?jié)摿Α? 本文在闡明了國內(nèi)外光伏市場以及光伏技術(shù)發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上,對多晶硅太陽能電池的制備流程:一次清洗→擴(kuò)散→濕法刻蝕去背結(jié)→PECVD(等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積)→絲網(wǎng)印刷→燒結(jié)→測試分選做簡要介紹。并對每一道工序的主要工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,同時(shí)包含一些新技術(shù)新材料的引進(jìn)。如優(yōu)化硅片減薄厚度、擴(kuò)散方塊電阻、濕法刻蝕酸堿槽濃度和印刷速度,PECVD雙層膜工藝的引進(jìn)以及絲網(wǎng)印刷聚酯網(wǎng)版的引進(jìn)等。經(jīng)過一系列工藝參數(shù)優(yōu)化以及新工藝的引進(jìn),使得量產(chǎn)多晶硅太陽能電池轉(zhuǎn)換效率提升約0.3%。 除上述工作外,本文還對多晶硅太陽能電池制備過程中的工藝參數(shù)匹配問題進(jìn)行研究。比如:一次清洗減薄厚度與后續(xù)工藝的匹配問題、淺擴(kuò)散與等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積以及絲印燒結(jié)工序的匹配問題、濕法刻蝕和雙面擴(kuò)散的工藝匹配問題、頂電極設(shè)計(jì)與淺擴(kuò)散工藝匹配問題等。進(jìn)一步闡明了制備多晶硅太陽能電池過程中各工藝參數(shù)之間的相互制約與影響,在對制備工藝參數(shù)優(yōu)化或引進(jìn)新工藝時(shí),應(yīng)結(jié)合整條產(chǎn)線工藝,對其他工藝參數(shù)也進(jìn)行匹配性修正,否則仍達(dá)不到實(shí)驗(yàn)效果。經(jīng)過一系列工藝參數(shù)匹配問題的研究與實(shí)驗(yàn),使制得多晶硅太陽能電池轉(zhuǎn)換效率提升約0.3%。 本文對多晶硅太陽能電池制備工藝的一系列優(yōu)化,均是在不改變電池結(jié)構(gòu)、不引進(jìn)額外材料以及新設(shè)備的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。在不增加任何生產(chǎn)成本的情況下,使最終制得電池的轉(zhuǎn)換效率由最初的15.9%提升至16.5%,進(jìn)一步增強(qiáng)了多晶硅太陽能電池在整個光伏市場領(lǐng)域的競爭力。 【關(guān)鍵詞】：多晶硅太陽能電池 光伏技術(shù) 工藝參數(shù) 工藝匹配 光電轉(zhuǎn)換效率 量產(chǎn)體硅太陽能電池
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-22
• 1.1 立題背景10-11
• 1.2 全球光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r11-19
• 1.2.1 全球光伏市場走勢11-12
• 1.2.2 全球光伏技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r12-14
• 1.2.3 全球量產(chǎn)新結(jié)構(gòu)體硅電池14-19
• 1.3 多晶硅太陽能電池的優(yōu)勢19-20
• 1.3.1 多晶硅片生產(chǎn)優(yōu)勢19-20
• 1.3.2 多晶硅太陽能電池生產(chǎn)優(yōu)勢20
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容20-22
• 第2章 多晶硅太陽能電池理論研究22-28
• 2.1 多晶硅太陽能電池結(jié)構(gòu)及原理22-23
• 2.2 多晶硅太陽能電池的光學(xué)特性23-25
• 2.2.1 光譜響應(yīng)特性23-24
• 2.2.2 短路電流24
• 2.2.3 少子壽命24-25
• 2.3 多晶硅太陽能電池的電學(xué)特性25-27
• 2.3.1 等效電路以及電流-電壓特性25-26
• 2.3.2 開路電壓26-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第3章 多晶硅太陽能電池制備工藝優(yōu)化28-51
• 3.1 一次清洗工序28-31
• 3.1.1 一次清洗工序的原理28-29
• 3.1.2 一次清洗工序的工藝參數(shù)29-30
• 3.1.3 一次清洗工序的工藝優(yōu)化30-31
• 3.2 擴(kuò)散工序31-35
• 3.2.1 擴(kuò)散原理31-32
• 3.2.2 擴(kuò)散工藝參數(shù)32-34
• 3.2.3 擴(kuò)散工藝優(yōu)化34-35
• 3.3 濕法刻蝕工序35-39
• 3.3.1 濕法刻蝕的原理35-36
• 3.3.2 濕法刻蝕設(shè)備以及工藝參數(shù)36-38
• 3.3.3 濕法刻蝕工藝優(yōu)化38-39
• 3.4 等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工序39-42
• 3.4.1 等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積氮化硅薄膜的原理39-40
• 3.4.2 等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積氮化硅薄膜的工藝參數(shù)40-41
• 3.4.3 等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積氮化硅薄膜的工藝優(yōu)化41-42
• 3.5 金屬化工序42-46
• 3.5.1 金屬化工序的原理42-44
• 3.5.2 金屬化工序的工藝參數(shù)44-45
• 3.5.3 金屬化工序的工藝優(yōu)化45-46
• 3.6 測試分選工序46-49
• 3.6.1 太陽能測試儀的原理46-48
• 3.6.2 表征太陽能電池特性的其它設(shè)備48-49
• 3.7 本章小結(jié)49-51
• 第4章 多晶硅太陽能電池制備工藝的匹配問題研究51-66
• 4.1 一次清洗減薄厚度與后續(xù)工藝的匹配問題51-54
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)51-52
• 4.1.2 分析與討論52-54
• 4.1.3 結(jié)論54
• 4.2 淺擴(kuò)散與PECVD 以及絲印燒結(jié)工序的匹配問題54-58
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)55-56
• 4.2.2 分析和討論56-58
• 4.2.3 結(jié)論58
• 4.3 濕法刻蝕與雙面擴(kuò)散的工藝匹配問題58-61
• 4.3.1 實(shí)驗(yàn)59
• 4.3.2 分析和討論59-61
• 4.3.3 結(jié)論61
• 4.4 頂電極設(shè)計(jì)與淺擴(kuò)散工藝的匹配問題61-64
• 4.4.1 發(fā)射區(qū)方塊電阻61-62
• 4.4.2 副柵線間距62-63
• 4.4.3 主柵線的條數(shù)以及寬度63-64
• 4.5 本章小結(jié)64-66
• 結(jié)論66-67
• 參考文獻(xiàn)67-71
• 致謝71

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