晶体硅太阳能电池扩散工艺设计探究论文

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1、JiangxiYuzhouVocationalInstitueofScienceofTechnology专科毕业论文晶体硅太阳能电池扩散工艺探究系（院）名称：新能源工程学院专业班级：学生姓名：指导教师：学号：2011年10月33晶体硅太阳能电池扩散工艺探究摘要对已经取得较普遍应用的晶体硅太阳电池来说,开发新技术和优化制造工以降低电池的制造成本是目前该领域最重要的努力方向之一。本文所研究的主要问题是低成本晶体硅太阳电池在工业化生产中的扩散制作p-n结工艺。通过研究不同扩散工艺条件与电池的相关性能参数的关系，得出适

2、合于高转换效率大规模制作的最佳扩散工艺条件。在扩散这方面的理论虽然比较成熟，但是对工业化生产涉及的具体工艺的系统研究在国内还没有相关报导。为了能够便于了解扩散制作p-n结理论及其工艺，本文对生产晶体硅太阳电池的基本工作原理及其主要的制造工艺流程进行了描述。在理论方面，本文对扩散制作p-n结、电极制作及应用在晶体硅太阳电池p-n结烧结过程中所关联的因素进行了分析。然后，论文从工艺流程对扩散方块电阻的阻值控制要求出发，结合正表面电极设计角度，利用扩散薄层电阻对栅线间隔设计的要求，分析了相关功率的损耗。从扩散均匀性对

3、太阳电池电性能的影响角度，论文通过实验分析了电池表面不同扩散浓度分布对电池少子寿命、开路电压、短路电流及烧结条件的影响；同时，论文还分析了太阳电池表面余误差函数分布下不同扩散浓度对烧结工艺的要求及填充因子的影响和对电池少子寿命及开路电压的影响。通过生产线的实验验证，获得了一致的分析结果。经进一步的工艺优化与分析，扩散工艺具有低成本生产高效晶体硅太阳电池的广阔前景。关键词：硅太阳电池扩散均匀性转换效率目录第一章绪论1331.1太阳电池的应用领域11.2晶体硅太阳电池研究的发展状态与发展趋势31.3本论文研究内容与

4、研究意义5第二章晶体硅太阳电池的基本原理和制造工艺流程72.1晶体硅太阳电池的器件结构72.2硅PN结太阳电池的基本工作原理112.2.1光生伏特效应112.2.2I-V特性13第三章扩散制作PN结与电极制作分析163.1扩散制作PN结163.1.1扩散的基本原理163.1.2一维Fick扩散方程173.1.3恒定扩散系数183.1.4与浓度有关的扩散系数193.1.5扩散系数与温度的关系203.2扩散参数213.3扩散方法和工艺条件的选择233.4扩散质量的检验243.4.1表面质量检验243.4.2结深的检

5、验243.4.3方块电阻的检验25第四章晶体硅太阳电池的扩散工艺研究254.1实验片的准备与主要工艺流程控制254.2扩散均匀性实验与研究274.2.1扩散均匀性影响因素与气氛场均匀性实验研究284.2.2工艺气体流量对炉内温度的影响284.3扩散对太阳电池电性能的影响29第五章结论与展望31致谢33参考文献3433第一章绪论早在1839年，法国科学家贝克雷尔（Becquerel）就发现一种奇特现象，即半导体在电解质溶液中会产生“光生伏特效应”，简称“光伏（PV，photovoltaics）效应”。太阳能电池就

6、是依靠光伏效应工作，利用光电转换原理使太阳的辐射光通过半导体物质转变为电能的一种器件。1954年出现了现在的硅太阳能电池的第一代产品。太阳能电池的出现，开始了研究与利用太阳能发电的新纪元。1.1太阳电池的应用领域当前全球对能源的需求快速稳定增长，而像化石能源和核能等传统的能源供应在可预见的时间内又是有限的，且传统的能源在应用中带来的温室效应、臭氧空洞、酸雨等环境问题越发突出而不容忽视。所以，人类已普遍认识到，可再生能源的开发和利用是克服这些困难的必然选择。可再生能源包括水能、风能、太阳能、生物质能、地热能和海洋

7、能等；其资源潜力大，环境污染低，可永续利用，是有利于人与自然和谐发展的重要能源。将太阳光直接转换成电能进行能源利用的光伏产业是可再生能源非常有效的利用领域之一。近年来，太阳能的光伏应用已给我们展示了一幅非常广阔的前景。它已开始影响了我们的日常生活和工业生产，而且必将在更大程度上进一步渗透到人类社会生活的诸多领域[1]。除建设太阳电池大型电站、屋顶并网发电系统、BIPV光伏建筑一体化外，在某些特殊的应用领域，太阳电池的利用也有着独特的33优势：太阳电池可用于边远地区的独立电源供应，因为将国家电网延伸到边远地区或者

8、在边远地区建造火力发电站来供应低密度的居民用电是非常昂贵的，相对来说应用独立的太阳电池发电系统成本反而降低。在远程通讯的中继站用电源、海上石油钻探船、民用、军用导航指示系统、边远或高山军用哨所照明、通讯及雷达系统电源等方面也有独特的优势。另外，太阳电池还以小型能源的形式出现：如照明灯、花园灯、指示灯及玩具电源、太阳能汽车电池、太阳电池游艇、常规电瓶充电太阳电池、医疗汽车的冷藏电源、冷藏